穩(wěn)定化處理對Super304H奧氏體耐熱鋼晶間腐蝕敏感性的影響
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作為一種新型鍋爐耐熱不銹鋼,Super304H鋼在日本的應(yīng)用已超過十年,而在中國最近幾年才開始應(yīng)用。由于Super304H鋼作為超超臨界機組鍋爐高溫段過熱器和再熱器的設(shè)計溫度一般為600~610℃,正處…
作為一種新型鍋爐耐熱不銹鋼,Super304H鋼在日本的應(yīng)用已超過十年,而在中國最近幾年才開始應(yīng)用。由于Super304H鋼作為超超臨界機組鍋爐高溫段過熱器和再熱器的設(shè)計溫度一般為600~610℃,正處于Super304H鋼的敏化溫度(450~850℃)的中心區(qū)域,是M23C6沿晶析出的最敏感溫度,容易導(dǎo)致晶間腐蝕的發(fā)生,而Super304H鋼中上限高達0.13%的碳含量也加重了M23C6沿晶析出的可能程度。Super304H不銹鋼,因晶間腐蝕導(dǎo)致其泄露失效。為此,有必要就成分、成材工藝、時效處理等方面對Super304H鋼晶間腐蝕敏感性的影響進行系統(tǒng)研究。
實驗用材料為日本住友金屬生產(chǎn)的Super304H鋼管,其規(guī)格為Φ48mm×7mm(直徑×壁厚),供貨態(tài)熱處理為1150℃固溶處理。用島津PDA-700光電發(fā)射直讀光譜儀測定其化學(xué)成分(表1),其中C含量處于標準下限,Nb/C質(zhì)量比為5.7左右。此外,鋼中還存在非ASME標準規(guī)定的元素Mo,能強化不銹鋼中Cr元素的耐蝕性。
表1 Super304H不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量百分數(shù)%)
試樣 | 標準 | 化學(xué)成分 | ||||||||||||
C | Si | Mn | Cr | Ni | S | P | Cu | Nb | N | Mo | B | Al | ||
TP 304H | ASTM | 0.04 ~0.10 | ≤0.75 | ≤2.00 | 18.00 ~20.00 | 8.00 ~11.00 | ≤0.030 | ≤0.040 | / | / | / | / | / | / |
Super304H | ASTM | 0.07 ~0.13 | ≤0.30 | ≤1.00 | 17.00 ~19.00 | 7.50 ~10.50 | ≤0.010 | ≤0.040 | 2.50 ~3.50 | 0.20 ~0.60 | 0.05 ~0.12 | / | 0.001 ~0.010 | 0.003 ~0.030 |
測得值 | 0.081 | 0.18 | 0.79 | 17.47 | 8.57 | <0.005 | 0.021 | 2.78 | 0.46 | 0.07 | 0.16 | 0.002 |
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用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電解萃取法、草酸電解試實驗、X射線衍射(XRD)和雙環(huán)電化學(xué)動電位再活法(DL-EPR)等方法,研究了固溶和穩(wěn)定化處理工藝對Super304H鋼的顯微組織(包括晶粒度、析出相分布、數(shù)量和類型)及晶間腐蝕敏感性的影響。
結(jié)果表明:經(jīng)過1150℃×15min固溶處理后Super304H鋼的晶粒度維持在7~10級;經(jīng)不同溫度的穩(wěn)定化處理后析出相的數(shù)量較固溶態(tài)明顯增加,其中950℃仍為敏化溫度,有大量M23C6(M=Fe,Cr)沿晶界析出;隨著穩(wěn)定化溫度的升高Nb(C,N)的析出數(shù)量隨之增加,抗晶間腐蝕性能不斷提高;當溫度達到1100℃時Nb(C,N)的析出量達到最多,其抗晶間腐蝕性能較固溶態(tài)有明顯提高;1100℃處于Super304H鋼的固溶溫度范圍,明顯高于傳統(tǒng)1Cr18Ni9Ti型不銹鋼的穩(wěn)定溫度900℃,說明Super304H鋼供貨態(tài)的固溶處理工藝實際上兼顧了固溶與穩(wěn)定化的雙重作用。
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