具有高的高溫強度和耐晶間腐蝕性的奧氏體系無錫不銹鋼鍋爐用鋼管的開發(fā)

作為火力發(fā)電鍋爐用的過熱器和再熱器用鋼管，新日鐵開發(fā)了低C-18Cr-9Ni-W-Nb-V-N無錫不銹鋼管(XA704)。與以往鋼SUS347HTB相比，XA704不僅具有良好的高溫強度和耐晶間腐蝕敏感性，而且具有良好的耐高溫耐蝕性。XA704蠕變強度高主要是利用CrVN的析出強化和N的固溶強化作用所致。XA704經(jīng)2年左右實際試驗后的調(diào)查表明，它能長時間使用。在火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，它是以“火力發(fā)電SUS347J1TB”的名稱來制定標(biāo)準(zhǔn)。使用該鋼管作為火力發(fā)電鍋爐用過熱器和再熱器用鋼管對降低發(fā)電設(shè)備的建設(shè)成本等非常有利。

　　開發(fā)XA704的關(guān)鍵點是如何彌補因C量下降所造成的蠕變強度的下降。在開發(fā)XA704時，為取代C的作用，因此最大限度地發(fā)揮析出強化的作用，而且為獲得固溶強化的效果，將N設(shè)定在0.2％。另外，為進一步提高強度，對各種添加元素的作用進行了試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加V、W和N有助于提高蠕變斷裂強度。

　　對XA704鋼管進行了蠕變斷裂試驗，結(jié)果可知使用時間超過50000小時，其應(yīng)力-斷裂曲線呈線性變化，沒有發(fā)現(xiàn)在長時間使用情況下出現(xiàn)斷裂應(yīng)力急劇下降的現(xiàn)象。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，采用Larson-Miller法對XA704的推定的蠕變斷裂強度進行了解析，獲得了在650℃-10萬小時時的蠕變斷裂強度為121N/mm2的結(jié)果。該值與NF709(火力發(fā)電SUS310J2TB)在650℃-10萬小時時推定的蠕變斷裂強度基本相同。根據(jù)這些實驗結(jié)果等，對允許的抗拉應(yīng)力進行了計算。結(jié)果可知，XA704的允許抗拉應(yīng)力在各種溫度下比SUS347HTB高大約30N/mm2，在625℃和650℃時與SUS310J2TB基本相等。

　　作為XA704的開發(fā)目標(biāo)----耐晶間腐蝕性，通過JISG0575(1980)硫酸、硫酸銅腐蝕試驗，已確認它具有良好的耐晶間腐蝕性。硫酸和硫酸銅腐蝕試驗結(jié)果表明，XA704的晶間腐蝕敏感性比0.10C-18Cr-9Ni-0.4Nb-Cu鋼要低得多。

　　XA704在高溫下的耐蝕性調(diào)查表明，其高溫腐蝕特性和水蒸氣氧化特性與SUS347HTB基本相同?？梢哉J為這是由于Cr和晶粒度基本相同的緣故。

　　在600~700℃、最長10000h的時效后，在0℃下對XA704進行了夏氏沖擊試驗。XA704即使在700℃×10000h的時效后，作為鍋爐用鋼管依然保持充分的韌性。