不銹鋼管性能和制造質(zhì)量控制要求評(píng)述
由于不銹鋼管具有良好的高溫強(qiáng)度、抗蠕變、抗氧化及耐腐蝕等綜合性能,是石油工業(yè)及發(fā)電設(shè)備中高溫高壓管道和鍋爐用鋼的首選鋼種。此類(lèi)不銹鋼管服役條件苛刻,制造質(zhì)量控制要求很高,稍有不慎可能造成使用中的災(zāi)難性事故。針對(duì)不銹鋼管在工程應(yīng)用中的重要性,介紹了不銹鋼的成分設(shè)計(jì)、組織性能特征、蠕變強(qiáng)化和劣化、成形加工的影響、焊接性和剩余壽命評(píng)估等,并對(duì)其制造質(zhì)量控制要求進(jìn)行了評(píng)述。文章指出,不銹鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)決定了其具有高的可淬硬性和優(yōu)良高溫力學(xué)性能,但也造成其加工性能和焊接性能變差。不銹鋼焊接裂紋敏感性較高,特別是高溫長(zhǎng)時(shí)間服役中蠕變過(guò)程引起的焊接熱影響區(qū)臨界區(qū)的孔洞型劣化,是不銹鋼管工程化應(yīng)用的致命弱點(diǎn)。因此,防止和延緩這一劣化過(guò)程應(yīng)該成為不銹鋼管成分設(shè)計(jì)和加工過(guò)程質(zhì)量控制的研究重點(diǎn)。
通常把含鉻(0.5%~9%)、含鉬(0.5%~1%)及少量鎢、釩、鈮、鈦等元素的低合金鐵素體鋼稱(chēng)為不銹鋼。但文獻(xiàn)中往往把鉻的上限擴(kuò)大到12%,后者已屬鐵素體不銹鋼范疇。不銹鋼具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、抗蠕變、抗氧化及耐腐蝕等綜合性能,合金含量和成本卻遠(yuǎn)低于奧氏體不銹鋼和兩類(lèi)高溫結(jié)構(gòu)候選用材Ni基及FeNi基超級(jí)合金鋼,是石油化工和發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備、特別是亞臨界、超臨界和超超臨界大型發(fā)電廠(chǎng)高溫高壓管道和鍋爐用鋼管的首選鋼種。此類(lèi)不銹鋼管服役環(huán)境條件苛刻(高溫、高壓、高氧化性或腐蝕性蒸汽),性能和制造質(zhì)量要求很高,稍有不慎將造成系統(tǒng)性和災(zāi)難性事故。近十余年國(guó)內(nèi)發(fā)生的5次發(fā)電廠(chǎng)高溫蒸汽管道爆炸事故可能都跟此類(lèi)不銹鋼管有關(guān)。美國(guó)、英國(guó)、日本在此類(lèi)不銹鋼管應(yīng)用中亦發(fā)生過(guò)同類(lèi)事故,有些事故同樣是災(zāi)難性的。
為此國(guó)際上對(duì)其成分和加工過(guò)程均有長(zhǎng)期、大量和反復(fù)的研究探索,其中有些爭(zhēng)議至今未果。目前標(biāo)準(zhǔn)中此類(lèi)不銹鋼管只允許采用無(wú)縫壓延方法制造,僅在大型彎頭制造中允許采用焊接法,但環(huán)焊縫焊接在應(yīng)用中總是不可避免的。美國(guó)焊接手冊(cè)1998年第8版和2011年第9版均指明不銹鋼可提供良好的焊接性和高淬硬性,但在第9版給出的修改中則指明“直到2010年不銹鋼的填充金屬和焊接程序仍在研發(fā)中”。說(shuō)明不銹鋼的焊接技術(shù)尚不成熟,焊接裂紋敏感性高是高淬硬性的根本原因,而現(xiàn)已揭示的不銹鋼蠕變劣化,特別是焊縫熱影響區(qū)(HAZ)臨界部位的空洞化更是其致命弱點(diǎn),如何防止或者延緩這一劣化過(guò)程已成為其成分和加工過(guò)程控制要素的研究重心。
本文標(biāo)簽:不銹鋼管
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