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奥氏体不锈钢的发展添加时间:2021-04-13

传统18-8奥氏体耐热不锈钢因其蠕变断裂强度低,抗烟气腐蚀能力比较差,对热疲劳敏感,易发生应力腐蚀等缺点,限制了它在USC机组中的应用。奥氏体不锈钢的改进方法,一方面是加入CuNbN等合金元素,利用时效过程中的沉淀强化提高高温强度和韧性;再有通过改进成材和热处理工艺,达到细晶强化的目的。目前,SCUSC机组中应用最多的奥氏体不锈钢主要有TP347HFGHR3CSuper304HTP347HFG是在TP347H的基础上改进热加工和热处理工艺得到的一种晶粒度8级以上的18-8奥氏体不锈钢。正常固溶处理工艺下该不锈钢的许用应力很高,但是高温导致粗晶,降低了耐蚀性。改良后的工艺通过固溶处理过程中Nb的碳化物的弥散析出作用,即使固溶温度高也能够得到细化的晶粒。与TP347H相比,TP347HFG具有极好的抗蒸汽腐蚀性,其许用应力高出20%,目前已经广泛应用在USU发电机组的过热器和再热器制造中。

在传统18-8不锈钢基础上通过提高CrNi含量得到TP31025-20),TP310具有较好的抗腐蚀性能,但是蠕变断裂强度并没有提高。为此,日本住友公司又在TP310不锈钢中加入0.15~0.35%的N0.2~0.6%的Nb,同时降低C含量得到HR3C奥氏体不锈钢HR3C利用基体上弥散分布的、细小NbCrNNb(CN)M23C6MX相的析出强化效果来提高不锈钢的蠕变断裂强度,其许用应力得到大幅提高,约为TP3102倍,在所有超超临界材料中其耐腐蚀性能首屈一指。HR3C奥氏体不锈钢主要应用在温度在620~680℃的USC过热器和再热器。

Super304H奥氏体耐热不锈钢是在TP304H中添加大约3%的Cu0.45%的Nb和微量的N,同时降低Mn含量改进得到的。长期使用过程中,利用基体上弥散析出的富Cu相与NbCrNNb(CN)M23C6提高了材料的持久强度和耐蚀性,同时保证较高的高温塑性。与TP304H相比,super304H600/105h650/105h工作条件下蠕变断裂强度分别提高了80MPa50MPa,高温耐蚀性可与TP347HFG相媲美;其许用应力比TP347高出20%,650℃下使用氧化程度降低33%。在Super304H组织中发现了少量的σ相,但对韧性影响甚微。Super304H晶粒细小,组织稳定,在保证超超临界环境下长期安全运行的情况下,super304H不锈钢所制成的管道,其厚度大大降低,钢材用量减少,且不含WMo等贵金属,Ni含量也低,成本相对低廉,运行10年组织依然保持稳定,目前主要应用于USC过热器和再热器的生产。