超（超）临界电站锅炉用P92钢的开发

第 3 9卷第 2 期 2 0 1 1年 4月 现 代 冶 金 M o d e r n M e t a l l u r gy Vo 1 3 9 NO 2 Apr 201 1 超 ( 超 ) 临界 电站锅炉用 P 9 2钢 的开发 陈立柱 ，王 向东 ，李 进 ( 扬州诚德钢管有限公司 ， 江苏 扬 州 2 2 5 2 1 5 ) 摘要 ： 介 绍 了超 ( 超) 临界 电站锅 炉用P 9 2 钢研发 的背景 ， 对其化学成分、 组 织结构及性 能进行 了讨论 。常规理化性 能检测结果表 明： 所试制 的P 9 2 ( 1 0 C r 9 Mo w2 VNb B N) 钢 管( q ) 6 1 0 mm1 0 2 ram) 的化 学成 分、 组织 、 室温及短时 高 温 性 能 均 符 合 AS ME S A3 3 5 P9 2及 GB5 3 1 0 2 0 0 8的 要 求 。 关 键 词 ：超 超 临界 ；电站 锅 炉 ；P9 2钢 中图分类号 ： T G1 4 2 7 引 言 P 9 2钢是 日本 新 日铁在 P 9 1钢 基 础上 ， 采 用 复 合一 多元强化 手段 ， 适 当降低 Mo含量至 0 3 0 0 6 0 、 加入 1 5 0 2 0 0 9 6 的W 并形成 以w 为主 的W Mo复合固溶强化 ， 加入N形成间隙固溶强化 ， 加入 V， N b和N形成碳 氮化物弥散沉淀强化， 以及 加入微量的 B ( 0 0 0 1 0 0 0 6 ) 形成 B的晶界强 化， 从而研制开发的具有 比P 9 1更高许用应力的新 型铁素体耐热合金钢 ， 是 9 1 2 c r铁素体耐热 钢中综合性能较好的一种 。近年来在电站锅炉制造 中得 到 了越来 越 多的应 用 。P 9 2除具 有 P 9 1 相 同的 性能外 ， 其许用应力在6 5 0。 C 时约为P 9 1的1 2倍以 上。 P 9 2钢管最高使用温度较P 9 1 更高 ， 可用于代替 P 9 1 制造大型电站锅炉金属壁温更高的集箱及蒸汽 管道等受压部件。 P 9 2钢 的成分设计 AS ME S A3 3 5 及G B 5 3 1 0 2 0 0 8中P 9 2钢的成分 如 表 1所示 。 从 国 内外 标 准来 看 ， P 9 2材料 的化 学成 分 对 多 个 元 素 给 出 的范 围 很 宽 ， 如 C， S i ， Mn ， C r ， Mo ， V， Nb ， N， W ， B等各个元素合符标准的含量范 围其上下限相对差值百分 比较大。如果在设计成分 时 ， 不认真考虑各元素对 P 9 2钢各性能的影响 ， 就可 能出现设计及冶炼 出的材料其成分范围完全符合国 内外 标 准 ， 但 各项 性 能 却无 法达 到 标 准或 用 户 要求 的结果。P 9 2 材料在交货及使用状态应该是正 ( 淬) 火+回火状态 ， 其最佳组织应为完全 回火马 氏体或 回火索氏体 。 只有其组织达到了要求 ， 才能保证其常 规及长期高温性能 ； 在保证组织状态的情况下 ， 适当 控制各合金元素含量 ， 以保证其高温抗 氧化性能及 持久 强度 。 在钢 的组 织设计 中 ， 一般 根据 材 料 的 C r e q计 算 来预测其组织 。 C r e q的计算在不同的文献 中有多种 表示 。本 文采 用下 式计算 C r e q ( ) 一C r + 6 S i + 1 1 V+ 5 Nb + 4 Mo+ 1 5 W 4 0 C一 3 0 N 4 Ni 一 2 Mn( ) ( 1 ) 当 C r e q ff l 0时 没有 铁 素 体 ； 1 0 C r e q 1 2时 可能 出现 铁素 体 ； C r e q 1 2时 则 出现 大 量 铁 素 体 。 采用 氧化 法 、 I F+VD 冶炼 P 9 2钢铸锭 ， P 9 2钢 铸 锭 经锻 压成 直径 6 0 0 mm 的管坯 ， 管坯 经穿 孔 、 定 径 、 热处 理、 校 直、 检验、 打 磨至成 品， 规格为 06 1 0 mm X l 0 2 mm 。 本 文 开 发 的 P 9 2钢 管化 学成 分 及 C r e q当量 计 算如表 2所示 。 表 1 A S ME S A 3 3 5及 G B 5 3 1 0 2 0 0 8中所规定的 P 9 2钢的化学成分 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 0 2 9 作者简介 ： 陈立 柱( 1 9 5 8 一 ) ， 男 ， 高级工程师 。电话 ： ( 0 5 1 4 ) 8 6 1 2 9 8 0 8 第2期 陈立柱， 等： 超( 超) 临界电站锅炉用P 9 2 钢的开发 l 3 2 P 9 2钢管 的性 能检 验 2 1 P 9 2钢 管 的组 织 图 1为本文 所开发 的 P 9 2钢 管的金相 组织 ， 从 图 1中可以看 出， P 9 2钢管其金相组织为 回火 马氏体 ， 符合式( 1 ) C r e q 1 0 没有3铁素体的预测结果 。 图 1 P 9 2钢管 的金相组织 2 2 P 9 2钢 管的 力 学性 能 表 3为P 9 2钢 管的 常温 系列力 学 性能 。 从 表3中 可 以看 出 ， P 9 2钢 管常 温力 学性 能均 高 于 A S ME S A 3 3 5及 GB 5 3 1 0 2 0 0 8标 准 ， 满 足 用 户 订 货 指标 要 求。 表4为P 9 2钢管的高温力学性能 。 从表4中可以 看 出， 高温屈 服及抗拉 强度 高于 日本新 日铁关 于 P 9 2高温屈服及抗拉强度 的规定 。 3 结 论 ( 1 ) 扬 州 诚德 钢 管有 限公 司开 发 的规格 为 #9 6 1 0 mm1 0 2 mm 的 P 9 2钢管 经 正火 、 回火 后金 相 组 织 为回火马氏体 ； ( 2 ) 所 开发 的 P 9 2钢 管 的常 温及 高 温力 学性 能 均 达 到 了 A S ME S A3 3 5及 GB 5 3 1 0 2 0 0 8的标 准 要 求 。 表 3试验 用 P 9 2的力学性能 表 4试验 用 P 9 2的高温拉伸性 能( 横 向) 1 4 现代 冶 金 第 3 9卷 参考 文献 ： 1 3 E z 3 3 Ho r s t Ha c k， An d r e w S e l t z e r ，Gr e g S t a n k o De s i g n c o n s i d e r a t i o n s f o r a d v a n c e d ma t e r i a l s i n Ox y g e n f i r e d s u p e r c r i t i c a l a n d u l t r a s u p e r c r i t i c a 1 p u l v e r i z e d c o a l b o i l e r s A T h e 5 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Ad v a n c e s i n M a t e r i a l s Te c h n o l o g y f o r Fo s s i l P o we r P l a n t s C 3 Ma r c o I s l a n d ， F l o r i d a ， US A， 2 0 0 7 En n i s P J Cz y r s k a Fi l e mo n o wi c z A Re c e n t a d va nc e s i n c r e e p r e s i s t a nt s t e e l s f o r powe r pl an t a pp l i c a t i o n s 1- J S a d h a n a ， 2 0 0 3 ， 2 8 ( 3 ， 4 ) FUJ I O AB E， E f f e c t o f q u e n c h i n g，t e mp e r i n g，a n d c ol d r o i l i n g o n c r e e p de f or ma t i o n b eha v i or of a t e rn p e r e d ma r t e n s i t i c 9 Cr 1 W S t e e l J Me t a l l r g i c a l a n d Ma t e r i a l s Tr a n s a c t i o n s A ， 2 0 0 3 ， ( A3 4 ) ： 9 1 3 9 2 5 4 5 6 1- 7 Fu j i mi t s u，MAS UYAMA，Hi s t o r y o f p o we r p l a n t s a n d p r o g r e s s i n h e a t r e s i s t a n t s t e e l s E J I S I J I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 l ， 4 1 ( 6 ) ： 6 l 2 6 2 5 KNEZ EVI C V ，S AUTHOFF G，VI LK J ， e t a 1 Ma r t e n s i t i c f e r r i t i c s u p e r b e a t r e s i s t a n t 6 5 0。 C s t e e l s d e s i g n a n d t e s t i n g o f mo d e l a l l o y s J I S I J I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 2， 4 2 ( 1 2 ) ： 1 5 O 5 1 5 1 4 M a s u ya ma F， Bha d es hi a H K D HCr e e p s t r e ng t h of h i g h c r f e r r i t i c a n d p h a s e s t a b i l i t y c a l c u l a t i o n s A F i f t h I n t e r n a t i o n a 1 Co n f e r e n c e o n Ad v a n