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新型18-8奥氏体不锈钢S30342钢ASTMA213M标准化学成分力学性能
S30342钢管在ASMESA-213MTP304H的基础上,通过降低Mn含量上限,加入3wt%左右的Cu、0.45wt%左右的Nb和一定量的N,使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体内的富铜相。该富铜相与NbC(N)、NbCrN和M23C6等其他析出物一起产生极佳的强化作用,是一种综合性能良好的新型18-8奥氏体不锈钢,该钢已被列入ASTMA213M标准,代号为S30432。国内在超(超)临界锅炉过热器、再热器上应用S30432钢管则是最近几年才开始的。超(超)临界锅炉过热器和再热器用钢最主要的材料问题是高温蠕变、钢管内壁的水蒸气氧化和外壁的烟气腐蚀。
我国超(超)临界锅炉过机组发展迅速,相关材料的需求量也随之增长,迫切需要实现关键材料的国产化。然而,该钢管生产厂家仅有日本住友和欧洲DMV公司,其产能有限,无法满足市场需求。目前国内钢铁企业开发和制造了S30432钢锅炉管,而一系列基础试验研究工作则是全面了解和掌握国产S30432钢管性能状况所必需的。
国产S30432试样的化学成分(wt%)及高温力学性能分别见下表:
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Nb |
N |
Cu |
0.08 |
0.28 |
0.84 |
0.013 |
0.005 |
18.28 |
8,81 |
0.60 |
0.096 |
2.94 |
|
温度/℃ |
伸长率(%) |
断面收缩率(%) |
抗拉强度/MPa |
屈服强度/MPa |
1 |
500 |
38.5 |
65.5 |
475 |
177.5 |
2 |
600 |
33.5 |
67.5 |
435 |
160 |
3 |
700 |
35.5 |
67.0 |
375 |
163 |
国产钢管与日本住友产钢管的性能比较结果如下:
(1)金相组织分析对比结果表明,国产和进口材料均为典型的奥氏体组织,并含有少量第二相;国产材料的晶粒度比进口材料低,进口材料晶粒度等级为7.5,而国产材料晶粒度等级为6.5;国产S30432钢管的非金属夹杂物与进口S30432钢管相比,硫化物类和硅酸盐类二者皆有且含量相当,但氧化铝类和环状氧化物类,国产材料含量较多。
(2)国产S30432钢中的非金属夹杂物和晶粒度控制良好,与进口材料相当。
(3)高温条件下,S30432钢的抗拉强度随温度的升高而下降,但在600~700℃材料的屈服强度发生波动,700℃时的屈服强度略高于650℃。
(4)拉伸断裂试样的显微组织表明,在700℃下材料内析出更多的弥散强化相,有利于阻碍晶界的运动。