太钢ICrl9Nil1Nb不锈钢无缝管的研制

　　1前言

　　近年来，随着我国火力发电行业的迅速发展，电站锅炉制造行业对1Crl9NillNb不锈钢无缝钢管的需求与Et俱增。1Crl9NillNb(TP347H)属于含铌Cr—Ni型奥氏体不锈钢[1]，由于含稳定化元素Nb，因此其除具有良好耐晶间腐蚀、较高的持久强度和抗氧化性能之外，还具有良好的弯管和焊接等工艺性能。该材料制作的钢管可用于高温、高压环境，对于承压部件，最高工作温度可达650℃;对于抗氧化部件，其最高抗氧化使用温度可达850℃[2]。在亚临界、超临界压力参数的大型发电锅炉上，1Crl9NillNb不锈钢无缝钢管主要用于制作高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等部件。

　　为满足电站锅炉制造业需求，太钢成功开发了超(超)临界电站锅炉用1Crl9NillNb不锈钢管坯和无缝钢管，并顺利通过哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂材料研究所评定。目前该品种不锈钢管坯和无缝钢管已批量投放市场，并获用户好评。

　　2合金成分设计原理及生产工艺开发

　　根据电站锅炉中过热器、再热器使用环境特点、性能要求，对超(超)临界电站锅炉用1Crl9NillNb不锈钢管坯和无缝钢管的化学成分进行了设计，并开发出相应的生产工艺。成分设计应重点考虑材料的使用性能和工艺性能。

　　2.1合金成分设计原理

　　成分设计原理见图1。

　　1Crl9NillNb是在0Crl8Ni9(18～8)不锈钢基础上添加Nb、Ta(由于Nb和Ta性质相似，又经常伴生于一体[3])等稳定化元素演变成的钢种。在作为耐高温高压的热强钢时，C主要是提高高温强度和蠕变断裂极限，所需最小含碳量为0.04%[4]。除C以外，Nb作为合金元素加人钢中与C形成的碳化物产生沉淀强化作用[5]。材料经高温固溶处理后，在随后的使用过程中，在晶内、层错、位错、晶界上不断沉淀析出NbC。在发生蠕变的过程中，不溶解的NbC由于和基体热膨胀的差异，使NbC周围产生位错，这些位错为即将沉淀的NbC提供格点从而钉扎了新位错，阻止了蠕变滑动[6]，使材料的破断寿命提高(Kallqvist和Zndren发现，TP347H钢中的NbC粒子在700C时粗化得较慢，时效70，000h后其尺寸仍达到40hml7J)。因此在成分设计时，要充分考虑1Crl9NillNb钢中Nb和C的化学计量比、控制C小比，为材料提供更大量的NbC，从而提高蠕变寿命。

　　图2为Schaeffler’S相图，从图2可看出，室温时在1Crl9NillNb的奥氏体组织中含有5%～10%的铁素体，因此在高温或铸态组织中会产生更高比例的高温铁素体(δ相)。在轧制或热穿孔等热加工过程中，因高温铁素体和奥氏体的延伸系数不同，很容易造成裂纹，从而恶化了热加工性能，故在成分确定和轧制工艺制定时，应尽可能减少高温铁素体的产生。而如果Creq/Nieq控制得太低，则会在连铸急冷过程中，因连铸坯表面和芯部的冷却速度不同，而使钢坯内外产生较大的热应力，最终形成连铸裂纹。因此，冶炼过程中Creq/Nieq比的控制也非常关键。