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高压锅炉用无缝管
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T23高压锅炉无缝钢管
时间:2015年11月20日 来源:本站原创 作者:taohui888 点击:
 聊城钢管厂

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摘要:基于提高我国大型火力发电设备制造能力和满足锅炉行业制造亚临界、超临界电站锅炉的迫切要求,<摘要:基于提高我国大型火力发电设备制造能力和满足锅炉行业制造亚临界、超临界电站锅炉的迫切要求。宝钢分公司钢管厂于 2001年4月开始研制T23产品,根据宝钢设备特点和对T23理解设计了工艺路线。先后经历了钢种试制、产品试轧、性能评定、批量生产等阶段,宝钢 T23高压锅炉管产品性能稳定,各项技术指标和性能均符合ASMESA -213聊城无缝钢管厂规范要求,适合于制造大容量电站锅炉,现已形成大批量生产和供货能力。宝钢 T23高压锅炉管自研制胜利以来就得到国内各大锅炉厂的青睐。

 

前言

吸取了国R102钢MoW复合固溶强化和微量元素析出强化的优点。该钢550~625℃的温度范围,    ASMESA 213T23钢管(以下简称T23日聊城钢管厂本住友金属工业株式会社在1992年开发的一种新型2.25Cr1.6WVNb耐热钢(日本住友简称HCM2S以T222.25Cr1Mo钢为基础。许用应力是ASMESA 213T22钢的2倍,580℃持久强度是12Cr1MoV钢的1.4倍,耐久强度与12Cr2MoWVTiBR102钢相等,且具有高的冲击韧性和良好的焊接性能,焊接时不须预热,焊后不必进行热处理,可代替10CrMo910T2212Cr1MoV和12Cr2MoWVTiB钢,制造大型电站锅炉的过热器和再热器[1]

国机械工业发电设备中心,     20世纪90年代中期。曾组织国内哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂对住友所生产的f60.313mmT23进行评定试验,九十年代末评定试验结45#无缝钢管束,2000年5月又组织有关专家对试验演讲进行了评定,结论认为:住友金属开发的T23钢管有较高的许用应力、良好的加工性能和焊接性能,可以推广使用于我国大容量、高参数火电机组作为600℃以下的锅炉过热器和再热器的资料。

锅炉行业在制造大容量、高参数亚临界和超临界锅炉所需要的T23钢管必将会越来越多,    随着我国电站锅炉向大容量、高参数的迅猛发展。但是本项目研究前,国内还不能生产T23产品,所需T23产品全部依赖进口,为此,锅炉行业迫切希望宝钢能研制和大批量生产T23产品,以替代进口产品。基于提高我国大型火力发电设备制造能力和满足锅炉行业制造亚临界、超临界电站锅炉的迫切要求,宝钢分公司钢管厂于2001年开始研制T23产品,并根据宝钢设备特点和对T23钢的理解设计了工艺路线。先后经历了钢种试制、产品试轧、性能评定、批量生产等阶段,现已形成了大批量生产和供货能力。本文重点讨论宝钢T23研制的工艺过程、产品性能及在国内应用的实绩。

 

宝钢T23钢的研制工艺

2.1化学成分

规范只是给出了一个大概的成分范围,     ASME规范 SA -213T23[2]规定T23钢的化学成分列于表1化学成分决定钢的力学性能。要想取得最佳的性能配合,就需要对成分进行优化和控制。由于T23要获得良好的焊接性能及高温耐久强度和塑性,因此,实际生产过程中要对CSAl等元素实施严格的控制。

2.2T23生产工艺过程

冶炼及制管工艺是十分重要的另外,     T23主要生产工艺过程是转炉炼钢→炉外精炼→模铸→20#无缝钢管初轧→制管→钢管热处理→钢管矫直→无损检验→验收→包装入库。这一生产工艺过程中。为了获得良好的工艺性能,制定正确的热处置规范也是非常重要的这些领域里,宝钢已形成了具有自己特点的专有技术。

 

2.3T23热处置工艺制度的研究

正火温度≥1040℃、回火温度≥730℃。ASMESA 213规范规定惯例性能是屈服强度≥400MPa抗拉强度≥510MPa伸长率≥20%硬度≤220HB但经过对T23钢进行多次不同正火温度和不同回火温度的试验研究和比较,     ASTMA213和 ASMEcodecase规范规定T23热处理制度是正火+回火。对T23钢管选择了大于1050℃保温20分钟以聊城无缝钢管上正火及大于760℃保温60分钟以上回火的热处理制度是合适的热处理后T23常温组织是回火贝氏体。

 

宝钢T23钢的性能试验与研究

3.1高温拉伸性能试验

进行高温拉伸试验,    对试验用管按GB/T4338-1995金属资料 高温拉伸试验方法”钢管上取弧形比例试样。并与美国ASME数据库中T23高温拉伸抗拉、屈服强度允许值比拟,如图1所示。试验结果标明:宝钢T23钢管的高温拉伸性能完全符合相关规范要求。

3.2耐久强度试验

     按GB/T2039-1997金属高温拉伸蠕变及耐久试验方法”RD2-3高温蠕变耐久试验机上分别进行550℃、600℃、650℃耐久强度试验。试验结果见图2

3.3T23与R102高温抗氧化性对比试验

试样为1530mm矩形体,    对T23与R102钢管按GB/T13303-1991钢的抗氧化性能测定方法”进行抗氧化性能试验对比。600℃进行抗氧化性试验,氧化速度采用增重法进行测定。试验时,实测保温温度为600±3℃,并分别在10020050010001500200025003000350040005000600070008000小时对试样进行对比测重。丈量结果见图3结果标明宝钢T23氧化速度平均值为:K=0.03410g/m2h0.03786mm/aG102氧化速度平均值为:K=0.03974g/m2h0.04440mm/a依照GB/T13303-911级“完全抗氧化性”<0.1g/m2h=,这两种钢种都可评定为完全抗氧化,但宝钢T23抗氧化性要好于R102

3.4 时效试验

加工成相应的力学性能试样,     对钢管进行600℃±3℃高温时效处置。经历500100030005000800010000小时的保温时间后分别取出。进行时效后的机械性能测试。试验结果如图4所示。从试验结果中可以看出,该钢在500-10000小时之间时效后,冲击韧性变化不显著,10000小时仍能保持高于200焦耳的高韧性。强度、硬度随着时效时间的延长略有降低,但是下降幅度较小。延伸率随着时效时间的延长略有变化,但是变化幅度不大。600℃ 10000小时的试验标明,虽然该钢在600℃长时间时效后的力学性能有所改变,但是600℃×10000小时时效后的力学性能仍高于ASMESA -213CodeCase2199所规定的室温力学性能允许值,说明该钢性能稳定,适于制造锅炉管。

3.5系列冲击试验

规格为φ60.312.5mm加工成试样为标准夏比V型缺口冲击试样1010mm按GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法”进行试验,     系列冲击试样取自生产过程中的废品管。试验结果见图5脆性转变温度FA TT50为-40℃--45℃。

 

3.6T23工艺性能试验

试验按ASMESA -450规范规定进行,     对φ60.312.5mmT23样管进行了工艺性能压扁和扩口试验。试验标明宝钢T23工艺性能良好,见图6满足锅炉用钢的要求。

图6T23压扁、扩口试样

figur6Appearancofflattenandflaretestspecimens

 

4.国内应用实绩

图7国内各锅炉厂至2007年11月应用宝钢T23实绩。由于宝钢T23高压锅炉管研制胜利,     宝钢T23高压锅炉管自研制胜利以来就得到国内各大锅炉厂的青睐。极大地提高了国锅炉行业制造亚临界和超临界电站锅炉的制造能力和竞争能力,同时,也缩短了国耐热钢研究领域的水平与国外的差异。

结语

适合于制造大容量电站锅炉,     1试验标明宝钢T23高压锅炉管各项技术指标和性能均能符合ASMESA 213规范要求。说明研制和开发宝钢T23产品所选择的工艺设计是正确的

钢管在600℃完全抗氧化,     2宝钢T23脆性转变温度FA TT50-40℃--45℃。其抗氧化性能优于G102钢管。

     3钢管550℃10万小时耐久强度外推值123Mpa600℃10万小时耐久强度外推值81.2Mpa650℃10万小时耐久强度外推值为33.4Mpa均超过ASME规范CODECA SE2199-1规定值范围。

缩短了国耐热钢研究领域的水平与国外的差异,     4宝钢T23高压锅炉管研制胜利。同时也极大地提高了国电站锅炉的制造能力和水平。

 

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