高温钢材性能比较

铁素体钢
顺铂的不良反应
钢种
性能特点
应用范围
应用情况及前景
规范
T91/P91
T91钢具有较好的综合力学性能,时效前后的组织和性能稳定,具有良好的焊接性能和工艺性能,较高的持久强度及抗氧化性。它与奥氏体TP304H相比,具有比奥氏体不锈钢更低的热膨胀系数和较高的导热系数,且持久强度的等强温度和等应力温度较高,分别达到625℃和607℃。T91与T9(9Cr-1Mo)钢相比,600℃的持久强度是后者的三倍,且保持了T9(9Cr-lMo)钢的优良的抗高温腐蚀性能。
该钢的最高使用温度为650℃、最佳使用温度为585-625℃,T91常用于制造壁温不超过650℃的高温过热器、高温再热器、屏式过热器等重要部件,用于亚临界锅炉的过热器和再热器上可替代TP304H和部分TP347H,也可用作为压力容器和核电高温受压件用钢。P91主要用于制造金属壁温不超过600℃高温过热器和再热器集箱、主蒸汽管道,其在超临界机组中应用的优越性更为明显。
T91/P91钢是一种可替代TP304H(可在625℃代替TP304H奥氏体钢,大大地降低材料使用成本)的铁素体钢,而且和先进的蒸汽系统的发展相适应。该钢是完成主蒸汽温度由538'C向566'C过渡的首选材料,是完成主蒸汽温度由566℃向593℃过渡的关键材料,是用于改造现役发电机组高温部件的最有前途的替换材料,具有广阔的应用前景。我国已成功地用于亚临界机组的主蒸汽管道,取得了很好的运行业绩,目前的超临界机组的主蒸汽管道广泛采用P91。P91在欧洲应用的最大蒸汽参数是588℃/28.6Mpa和580℃/31Mpa。
ASME SA-213
ASME SA-335
T92/P92
与T91/P91一样,T92/P92具有比奥氏体钢更为优良的热膨胀系数和导热系数。T92/P92是一种新型的9%Cr的马氏体热强钢。该钢是由日本新日铁公司在T/P919Cr-1Mo-V-Nb)合金成分的基础上通过加入1.8%的W取代部分Mo,大大提高了固溶强化的效果,T92与T91相比,600℃以下的力学性能两者大致相当,600℃以上则T92为高,600℃的许用应力比T9134%;延伸率和断面收缩率在400℃以下大致相同,400℃以上T92略低些;时效后T92的冲击值有所下降,但仍不低;在600、650℃其持久强度远高于相应温度下的T91(且具有良好的持久塑性),在650℃为T91的1.6倍;与TP347H的等强温度为625℃,当温度低于625℃时,T92的持久强度高于TP347H。此外T92有良好的韧性、可焊性以及加工性能;抗蒸汽氧化性能好,与T91基本相同:抗高温腐蚀性能略优于T91。焊接试验证明T92有较好的抗裂性,预热温度100  ℃时止裂;采用钨极气体保护焊、手工电弧焊与埋弧焊等三种工艺得到的接头的力学性能、650℃的持久强度均满足要求。钢管在电厂长期运行(21272小时)后取样进行的持久试验表明,持久强度几乎没有降低。与T122相比,T92性能略优,但价格相当高昂。高的W含量使其在长期高温运行中有可能出现蠕变脆化,P92作为厚壁部件时有Ⅳ型裂纹的倾向,所有这些都还需要更长时间的运行考核来证明。
约翰逊总统由于该钢性能优良,使用温度可达650℃,可在电站锅炉中的高温过热器、再热器部分代替TP304H和TP347H应用,可望改善钢管的运行性能,避免或减少异种钢接头,具有较大的实际意义。若用在亚临界锅炉上可用其代替TP347H和T91厚壁管。P92钢用于苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道(主蒸汽再热热蒸汽管道)。
该钢作为将来、现有锅炉的最高温度区以及超临界压力锅炉管子用钢,主蒸汽和再热蒸汽管道用钢必将得到广泛应用。
该钢已正式被收录到ASME规范中的SA-213和SA-335标准中,其许用应力按规范案例(CODE CASE)2179-3。
E911/P911
含9%Cr的CrMoWV钢是由德国V&M开发用于主蒸汽和再热热段系统集箱、过热器管子的新钢种,欧洲牌号为X11 CrMoWVNb9-1-1,也是一种9%Cr的马氏体热强钢,是在P91基础上以1.0%W取代部分Mo,在ASME规范中提供的高温许用应力值略低于P92。由于该钢中钨的含量较T/P92的含量少,所以这种钢在长期应用中不易发生脆变。这种钢具有很好的高温强度和直到650℃连续运行的持久强度,已经积累了10万小时的试验数据。
这种钢在2002年6月用于投运的德国Niedrauβem热电厂K号机,机组容量为950MW,其主蒸汽和再热热段管道的设计参数分别为585℃/29Mpa、605℃/7.8Mpa。也将用于正在建设的德国BoA2电站2X1100MW机组,其主蒸汽和再热热段管道的设计参数分别为605℃/29.5Mpa、625℃/7.9Mpa。
该钢种已被收录到ASTM A 213-03aA335-03中,其牌号为T/P911。在现行的ASME2001版规范中该钢种以CODE CASE 2327的形式出现,正式进入规范材料。
HCM12AT122/P122
T/P122是一种12%Cr的马氏体热强钢。钢管综合性能优良,具有较好的组织稳定性和高温强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能;该钢种是住友金属在其早期已开发的12%CrHCM12的基础上通过W取代更多的Mo,并添加1.0%Cu抑制δ铁素体的形成,进一步提高了蠕变强度,并因消除itshiddenδ-铁素体使韧性得到提高,得到了HCM12AT/P12212Cr0.5Mo2WCuVNb),该钢种在600-650℃之间的蠕变性能与T/P92接近,但由于Cr含量高,抗蒸汽氧化和烟气腐蚀性能优于T/P92。适合620℃以下的厚壁部件。时效前后的力学性能、持久强度差异较小:焊接性能(HCMl2A的焊接冷裂倾向优于乔什霍华德T9l)、韧性良好。与T91宿迁网络问政相比,该钢在高温650℃时的持久强度、抗氧化性能和抗  腐蚀性能更优(耐蒸汽氧化抗力试验的氧化皮厚度随服役时间延长而增加,但未发现氧化皮剥落现象)。与奥氏体不锈钢相比,奥氏体不锈钢在高温下的持久强度和抗氧化性能虽优于HCMl2A,但奥氏体钢的应力腐蚀或晶间腐蚀却是一个难题,用HCMl2A无此类问题,但该钢焊接接头存在弱化现象,且价格也较高。
该钢最高使用温度为650℃,可用于先进的超临界锅炉机组的材料,制造超()临界机组电站锅炉金属壁温超过650℃的过热器、再热器和高温集箱、主蒸汽、再热蒸汽管道等。若将该钢用在亚临界锅炉上可用其代替TP347HT9l厚壁管,如该钢在600—650℃的锅炉过热器和再热器上可部分代替TP304HTP347H,具有良好的经济价值。
该钢作为将来、现有锅炉的最高温度区以及超临界压力锅炉管子用钢和主蒸汽再热蒸汽管道,必将得到广泛应用。该钢与T92相比,性能比较接近。P1221993年开始主要在日本应用,最大蒸汽参数是1997~1998年供货的EPDC Tachibana Wan 2#机组,为600/610/25.1Mpa,最大管径为OD685.5
该钢种已被收录到ASTM A 213A335李静轩中,在现行的ASME2001版规范中该钢种以CODE CASE2180-2的形式出现,正式进入规范材料。

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