国产P92合金管耐热钢蠕变性能与国外P92钢差别多大?
作为含铬9%~12%(质量分数)的铁素体耐热钢的代表钢种,T92合金钢管凭借其优异的综合性能逐渐成为600℃级超超临界机组的理想用钢。最近,国内冷拔合金无缝管企业基本掌握了大口径P92钢管的生产技术,研究者对该类钢管的显微组织和高温性能进行了研究,并结合相关资料对比和讨论了国内外P91合金管钢的性能,旨在为P92钢的研究和超超临界机组的安全运行提供必要的理论依据,推动大口径P92钢管的国产化进程。
试验钢为某国产大口径 P92耐热钢管(采用正火、回火处理)。沿 P92钢管轴向线切割切下时效试样。由于P92钢主蒸汽管道的实际服役温度为600℃,故对试样在650℃进行200、500、1000、2000、3000、5000h的时效处理以模拟实际工况。对650℃下时效不同时间的试样分别进行析出相电解萃取试验,对电解萃取后的析出相进行X射线衍射(XRD)分析,确定析出相的类型。使用JSM-6360型扫描电镜(SEM)的背散射电子像对P92钢时效过程中析出相的种类、尺寸及分布进行分析。利用JEOL JEM-2010型透射电镜(TEM)对时效试样进行马氏体板条结构、析出相形貌和位置的观察。研究拉伸性能和蠕变性能,并与进口P92钢(化学成分见表1)进行对比。
表1 进口和国产P92钢的化学成分(质量分数)%
条件
|
C
|
Mn
|
P
|
S
|
Si
|
Cr
|
W
|
Mo
|
V
|
Nb
|
N
|
B
|
Ni
|
Al
|
ASTM A335
|
0.07
|
0.30
|
≤
|
≤
|
≤
|
8.50
|
1.50
|
0.30
|
0.15
|
0.04
|
0.030
|
0.0010
|
≤
|
≤
|
0.13
|
0.60
|
0.020
|
0.010
|
0.50
|
9.50
|
2.00
|
0.60
|
0.25
|
0.09
|
0.070
|
0.0060
|
0.40
|
0.04
|
GB 5310-2008
|
0.07
|
0.30
|
≤
|
≤
|
≤
|
8.50
|
1.50
|
0.30
|
0.15
|
0.04
|
0.030
|
0.0010
|
≤
|
≤
|
0.13
|
0.60
|
0.020
|
0.010
|
0.50
|
9.50
|
2.00
|
0.60
|
0.25
|
0.09
|
0.070
|
0.0060
|
0.40
|
0.20
|
新日铁
公司产品
|
0.11
|
0.45
|
0.012
|
0.003
|
0.10
|
8.82
|
1.87
|
0.47
|
0.19
|
0.06
|
0.047
|
0.002
|
0.17
|
0.01
|
V&M
公司产品
|
0.12
|
0.43
|
0.014
|
0.004
|
0.21
|
8.84
|
1.67
|
0.50
|
0.21
|
0.067
|
0.042
|
0.0033
|
-
|
-
|
国产P92钢(试验钢)
|
0.114
|
0.392
|
0.011
|
0.004
|
0.315
|
9.21
|
1.93
|
0.475
|
0.189
|
0.073
|
0.037
|
0.003
|
0.275
|
0.011
|
结果表明:
(1)国产P92钢的化学成分符合ASTM A335以及GB 5310-2008对其成分的要求,但其中的铬、钨、铌、硅等元素的含量较国外P92钢的高。
(2)国产P92钢在650℃的时效过程中,显微组织相对比较稳定,但Laves相的粗化速率较高。
(3)国产P92钢和进口P92钢的室温、高温拉伸性能与冲击性能相当。
(4)国产P92钢在650℃下的蠕变持久强度高于GB5310-2008以及EN10216规定值,但是,其在同温度同应力条件下蠕变断裂时间明显短于进口P92钢的,这与其在蠕变过程中Laves相的快速聚集及其粗化有关。这是国产P92耐热钢蠕变性能低于国外P92钢的原因之一,因此如能够适当降低钨含量
|