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18Cr-8Ni系铬镍奥氏体不锈钢Super304H不锈钢TP304H不锈钢环保不锈钢耐热不锈钢耐高温不锈钢化学成分
节能和环保是建设节约和谐型社会的一个重要组成部分,要求新建的现代化发电厂在提高生产效率的同时不仅要节约能源,而且还要减少废物产生和限制环境污染,因此,作为世界上最为成熟的洁净煤发电技术之一的超临界(SC)和超超临界(USC)机组成为目前我国火力发电的必然趋势。Super304H钢正是为满足USC机组用材需求而发展起来的一种新型细晶奥氏体耐热钢,它是在TP304H基础上通过调整化学成分和改进成材工艺使蠕变断裂强度和抗高温蒸汽氧化腐蚀能力大大提高,由于其高温许用应力大,在锅炉上应用时能显著降低锅炉制造成本,因而成为USC锅炉高温锅炉部件的主要首选材料之一。
在USC锅炉中,过热器和再热器受热面均布置在锅炉烟温较高的区域,因此管道在运行中所处环境条件最恶劣,其向火侧因钠钾硫酸盐存在引起严重腐蚀,而钠钾硫酸盐腐蚀性最强的温度在600~750℃。由于Super304H钢的碳含量比TP304H钢有所提高,且在USC锅炉中实际使用温度为600~650℃,因此,必须对Super304H钢的抗晶间腐蚀敏感性进行研究。本文利用电化学动电位再活化法比较了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性,通过研究为Super304H钢的合理利用和国产化提供理论依据。
实验用Super304H钢管规格为Φ45mm×9mm,TP304H钢管的规格为Φ60mm×8mm,采用SPECTROLAB定量光谱仪实测化学成分见表1。与TP304H钢相比,Super304H钢增加了C含量,降低了Mn含量,同时Super304H钢中新添加了Cu、Nb和N三种元素。与ASTM标准成分相比,Super304H钢中存在非标准规定元素Mo,推测是为提高钢的高温强度而加入的,其余元素中除N没检测到外基本都在标准规定的成分内。
表1 Super304H 钢和TP304H 钢的化学成分(质量分数,%)
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C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Mo |
Cu |
Nb |
N |
TP304H |
0.08 |
0.48 |
0.87 |
0.024 |
0.005 |
18.56 |
9.56 |
- |
- |
- |
- |
Super304H |
0.10 |
0.22 |
0.85 |
0.033 |
0.006 |
18.4 |
8.56 |
0.26 |
2.41 |
0.48 |
- |
采用线切割方法加工试样,按照标准制备试样,Super304H钢和TP304H钢各取3个试样,试样尺寸为1cm×1cm×0.3cm,工作面积为1cm×1cm。依据标准ISO12732-2006进行双环动电位再活化法(DL-EPR)试验,利用PARSTAT2273电化学测试仪检测接头的晶间腐蚀敏感性,三电极工作系统,其中参比电极为饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为铂电极,所用溶液为H2SO4(0.50mol/L)+KSCN(0.01mol/L),电热恒温水浴锅使测试环境温度保持在(25±0.5)℃。实验时,试样先在溶液中浸泡10min,得到稳定的腐蚀电位,然后以1.67mV/s的速率作阳极极化电位扫描,扫至钝化电位300mV后,以相同的扫描速率立即作反向扫描至腐蚀电位。
Super304H钢和TP304H钢同属于18Cr-8Ni系铬镍奥氏体不锈钢,在固溶处理状态下的组织中均没有明显的Cr23C6析出。Super304H钢和TP304H钢的再活化率都小于标准规定值0.01,并且二者的极化曲线和腐蚀形貌都基本一样,说明二者的抗晶间腐蚀性能差别不大,因此二者属于晶间腐蚀敏感性较低的材料。
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