具有高的高溫強(qiáng)度和耐晶間腐蝕性的奧氏體系無(wú)錫不銹鋼鍋爐用鋼管的開發(fā)

作為火力發(fā)電鍋爐用的過熱器和再熱器用鋼管，新日鐵開發(fā)了低C-18Cr-9Ni-W-Nb-V-N無(wú)錫不銹鋼管(XA704)。與以往鋼SUS347HTB相比，XA704不僅具有良好的高溫強(qiáng)度和耐晶間腐蝕敏感性，而且具有良好的耐高溫耐蝕性。XA704蠕變強(qiáng)度高主要是利用CrVN的析出強(qiáng)化和N的固溶強(qiáng)化作用所致。XA704經(jīng)2年左右實(shí)際試驗(yàn)后的調(diào)查表明，它能長(zhǎng)時(shí)間使用。在火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，它是以“火力發(fā)電SUS347J1TB”的名稱來(lái)制定標(biāo)準(zhǔn)。使用該鋼管作為火力發(fā)電鍋爐用過熱器和再熱器用鋼管對(duì)降低發(fā)電設(shè)備的建設(shè)成本等非常有利。

　　開發(fā)XA704的關(guān)鍵點(diǎn)是如何彌補(bǔ)因C量下降所造成的蠕變強(qiáng)度的下降。在開發(fā)XA704時(shí)，為取代C的作用，因此最大限度地發(fā)揮析出強(qiáng)化的作用，而且為獲得固溶強(qiáng)化的效果，將N設(shè)定在0.2％。另外，為進(jìn)一步提高強(qiáng)度，對(duì)各種添加元素的作用進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加V、W和N有助于提高蠕變斷裂強(qiáng)度。

　　對(duì)XA704鋼管進(jìn)行了蠕變斷裂試驗(yàn)，結(jié)果可知使用時(shí)間超過50000小時(shí)，其應(yīng)力-斷裂曲線呈線性變化，沒有發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)時(shí)間使用情況下出現(xiàn)斷裂應(yīng)力急劇下降的現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Larson-Miller法對(duì)XA704的推定的蠕變斷裂強(qiáng)度進(jìn)行了解析，獲得了在650℃-10萬(wàn)小時(shí)時(shí)的蠕變斷裂強(qiáng)度為121N/mm2的結(jié)果。該值與NF709(火力發(fā)電SUS310J2TB)在650℃-10萬(wàn)小時(shí)時(shí)推定的蠕變斷裂強(qiáng)度基本相同。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，對(duì)允許的抗拉應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果可知，XA704的允許抗拉應(yīng)力在各種溫度下比SUS347HTB高大約30N/mm2，在625℃和650℃時(shí)與SUS310J2TB基本相等。

　　作為XA704的開發(fā)目標(biāo)----耐晶間腐蝕性，通過JISG0575(1980)硫酸、硫酸銅腐蝕試驗(yàn)，已確認(rèn)它具有良好的耐晶間腐蝕性。硫酸和硫酸銅腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，XA704的晶間腐蝕敏感性比0.10C-18Cr-9Ni-0.4Nb-Cu鋼要低得多。

　　XA704在高溫下的耐蝕性調(diào)查表明，其高溫腐蝕特性和水蒸氣氧化特性與SUS347HTB基本相同。可以認(rèn)為這是由于Cr和晶粒度基本相同的緣故。

　　在600~700℃、最長(zhǎng)10000h的時(shí)效后，在0℃下對(duì)XA704進(jìn)行了夏氏沖擊試驗(yàn)。XA704即使在700℃×10000h的時(shí)效后，作為鍋爐用鋼管依然保持充分的韌性。