天津一言钢铁贸易有限公司
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1、媒介
锅炉用钢管可分为两种制造办法:无缝钢管和电焊钢管、两种材质:铁素体钢和奥氏体不锈钢、两种用处:配管和传热管。将这些制造办法、材质和用处组合起来共计8种类别。但应用不锈钢的只有奥氏体不锈钢无缝钢管传热管。在JIS标准中,不锈钢的Cr含量在11%以上,商标的表示办法是SUS+数字序号。
2、传热管和配管
传热管又叫做热交换管,感化是将锅炉的燃烧热量传递给热交换管内流动的水。配管是输送水和水蒸气用的钢管,不进行热交换。传热管的日本标准是JIS G3463“锅炉、热交换器用不锈钢钢管”,配管的日本标准是JIS G3459“配管用不锈钢钢管”。在这两个标准中都有通用不锈钢SUS304(18C-8Ni奥氏体不锈钢)。SUS304传热管和配管固然是化学成分、热处理、力学机能、尺寸雷同,但分别属于不合的标准。
3、锅炉传热管不应用铁素体不锈钢
不锈钢有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。铁素体不锈钢是体心立方晶格的金属。是面心立方金属,奥氏体不锈钢中添加Cr和较多的Ni、Mn。铁中含C的钢在常温下组织是铁素体。为在常温下获得奥氏体,必须在钢中添加10%以上的Cr、Ni。
铁素体钢的特点是,高温下原子扩散速度快(约为奥氏体钢的10倍)、导热性好、热膨胀率小。缺点是在高温下,产生析出脆化、韧性差、强度低(尤其是高温蠕变强度低)。蠕变是负荷感化下的金属在高温下跟着时光的延长产生变形、断裂的现象。一般来说,钢在400℃以上时会产生蠕变。
锅炉用钢管在最高蒸汽温度约600℃、压力约25MPa(约250个大气压)的前提下应用,对钢管最重要的请求是具有在高温高压下应用30年以上的高温强度(蠕变强度)。含11%以上Cr的铁素体不锈钢钢管的高温蠕变强度不及奥氏体不锈钢。此外,因为铁素体不锈钢高温下原子扩散速度快,产生σ相(50Fe-50Cr)使钢的强度降低、脆性明显。含有较多Ni、N、Mn的奥氏体不锈钢可以克制σ相的产生。锅炉传热管请求具有优胜的高温组织稳定性和较高的高温强度,所以不采取铁素体不锈钢。
锅炉传热管用奥氏体不锈钢的标准体系如图1。商标前带有“火”字的材料是基于“电气事业法”的“火力技巧基准解释”承认的、近年来实用化的材料。固然锅炉传热管也可以应用一般的JIS标准中的不锈钢钢管,但因为对锅炉钢管有高温高压、长时光应用时靠得住性的请求,是以应用经第三方专家核定承认的材料。这种材料的商标前带有“火”字,以差别于一般用处不锈钢。
火SUS304J1HTB(18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N)是日本自立开辟的细晶组织(晶粒度8级)奥氏体不锈钢,具有优胜的抗水蒸气氧化才能,并且因为添加Cu,使Cu微细析出进步了钢的高温蠕变强度。
火SUS310J1TB(25Cr-20Ni-Nb-N、HR3C钢管)应用Nb碳化物析出强化,高温强度是传统的SUS316HTB的1.4倍。除了用于火力发电锅炉,还用于生物质能燃料锅炉和放弃物发电锅炉。
这些锅炉传热管都是无缝钢管。焊接钢管传热管用材最高含Cr量是2.25%,(低合金铁素体钢),无缝钢管用材是Cr量大于2.25%的高合金材料。原因是,传热管请求高的高温强度和组织稳定性以及机能的靠得住性,所以选用无缝钢管。
为了进步粗晶粒组织不锈钢SUS321HTB(18Cr-10Ni-Ti)的抗水蒸气氧化才能,开辟出锅炉传热管的喷丸硬化处理技巧。18Cr奥氏体不锈钢表里面经喷丸硬化处理,高温下Cr轻易扩散,在钢管表里面生成致密的Cr氧化物皮膜,防止了水蒸气的氧化。这种技巧已经活着界是广泛采取。
5、锅炉配管不应用不锈钢钢管
输送高温高压蒸汽的配管是外径450~850mm、最大壁厚为130mm的大口径厚壁钢管。奥氏体不锈钢钢管固然具有优胜的高温强度和耐蚀性,但热膨胀大(约为铁素体钢的3倍)、热疲惫特点差,不合实用做大口径厚壁锅炉配管。日本国内锅炉配管应用的是添加9~11%Cr的铁素体钢管(火STPA28等)。日本国外,上世纪50年代美国将奥氏体不锈钢钢管(316系16Cr-12Ni-Mo)用于主蒸汽配管,但因为热疲惫产生故障,被代替。今朝日本正在以官平易近结合项目标情势对700℃级蒸汽锅炉配管用的新型Ni基合金进行研究开辟。
6、小结
以上对锅炉用不锈钢无缝钢管(传热管和配管)做了扼要介绍。日本在上世纪90年代率先活着界上实现了超超临界锅炉(蒸汽温度为世界最高温度600℃级)的实用化。日本开辟的不锈钢钢管和钢管束造独有技巧为世界火力发电锅炉的高效力化和情况保护做出了供献。活着界经济成长的过程中,对电力的需求赓续增长,能源多样化和情况保护是弗成躲避的问题。日本将在锅炉用不锈钢钢管新材料、新技巧开辟中做出新的供献。