超超临界材料讲义.pptx

TPRI1.1.1.1.锅炉部件的工作条件锅炉部件的工作条件锅炉部件的工作条件锅炉部件的工作条件高温：高温：450450 510 510 540 540 568 568 700700（超超（超超临界机组）临界机组）高压：高压：10MPa 10MPa(14(1416)MPa(16)MPa(超高压超高压)(17(1721)MPa21)MPa(亚临界亚临界)(24(2427)MPa(27)MPa(超临界超临界)(30)MPa(30)MPa（超超临界（超超临界机组）机组）高温氧化、高温腐蚀、热循环、长期运行高温氧化、高温腐蚀、热循环、长期运行 TPRI2.2.2.2.锅筒（汽包）（一）锅筒（汽包）（一）锅筒（汽包）（一）锅筒（汽包）（一）2.12.12.12.1对材料的要求对材料的要求对材料的要求对材料的要求高的高温强度：拉伸、疲劳高的高温强度：拉伸、疲劳高的抗汽水腐蚀能力高的抗汽水腐蚀能力良好的塑性和韧性良好的塑性和韧性良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能20g20g、22g 22g 低合金钢低合金钢 两类：两类：C-MnC-Mn钢系列：以美国、日本为代表钢系列：以美国、日本为代表 SA299SA299、SB49SB49低合金高强度钢：欧洲各国。如德国、法国、英国、前苏联低合金高强度钢：欧洲各国。如德国、法国、英国、前苏联等。等。BHW35BHW35、BHW38BHW38、19Mn519Mn5、19Mn619Mn6、1616、18MD4-0518MD4-05；国产：；国产：18MnMoN 18MnMoN TPRI2.2.2.2.锅筒（汽包）（二）锅筒（汽包）（二）锅筒（汽包）（二）锅筒（汽包）（二）2.22.22.22.2材料的种类（见表材料的种类（见表材料的种类（见表材料的种类（见表1 1 1 1）钢钢 号号 及及 技技 术术 条条 件件 类类 似似 钢钢 号号 20g20g、22g22g（GB713GB713）20K20K、22K22K（OCTOCT）；）；SB42SB42、SB46SB46、SB49SB49（JISJIS）；）；H H（DINDIN）；）；11474.111474.1（SNSN）12Mng12Mng（GB713GB713）1010（OCTOCT）；）；13Mn613Mn6（DINDIN）；）；SM21SM21（日本）；（日本）；12MF412MF4（NFNF）19Mn519Mn5、19Mn6 19Mn6 16Mng16Mng、19Mng19Mng（GB713GB713）；）；17Mn417Mn4（DINDIN）；）；SPV36SPV36（JISJIS）；）；16C16C（OCTOCT）；）；SA299SA299（ASMEASME）SA299 SA299 A299A299（ASTMASTM）15MnVg15MnVg（GB713GB713）A255A255（ASTMASTM）14MnMoVg14MnMoVg（GB 713GB 713）A302A302（ASTMASTM）、）、BHW38BHW38（德国）（德国）18MnMoNbg18MnMoNbg（GB713GB713）13MnNiMo5413MnNiMo54（BHW35BHW35）、）、13MnNiMoNb 13MnNiMoNb 表1 汽包常用材料的牌号 TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（一）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（一）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（一）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（一）3.1 3.1 3.1 3.1 对材料的要求对材料的要求对材料的要求对材料的要求高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳高的抗氧化腐蚀性高的抗氧化腐蚀性高的组织稳定性高的组织稳定性良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能 TPRI3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料超超临界锅炉新型水冷壁管材料超超临界锅炉新型水冷壁管材料超超临界锅炉新型水冷壁管材料（二）（二）3.23.23.23.2材料的种类材料的种类材料的种类材料的种类 T23 T23 和和T24T24。T23 T23 和和T24T24钢管在钢管在550550具有高的蠕变强度、具有高的蠕变强度、在焊态下的硬度较低，是制造水冷壁部件的潜力品种材料。在焊态下的硬度较低，是制造水冷壁部件的潜力品种材料。一些主要的锅炉制造厂还用其制造过热器。一些主要的锅炉制造厂还用其制造过热器。T23 T23 和和T244T244可以可以光管供货也可以鳍片供货。光管供货也可以鳍片供货。材料的化学成分与合金化特点材料的化学成分与合金化特点 T23T23钢在钢在T22T22的基础上，通过添加的基础上，通过添加1.6%1.6%的的WW、降低、降低MoMo含量含量（0.20%0.20%）与）与C C含量（含量（0.040.040.10%0.10%）、同时添加少量的）、同时添加少量的V V、NbNb、N N与与B B。控制含。控制含C C量在量在0.1%0.1%以下以提高可焊性且无需焊前以下以提高可焊性且无需焊前预热和焊后热处理。最大淬火硬度应控制在低于预热和焊后热处理。最大淬火硬度应控制在低于Hv 350Hv 350。该。该钢种卓越的持久强度源自用钢种卓越的持久强度源自用WW代替部分代替部分MoMo并添加少量并添加少量B B。固。固溶强化元素（溶强化元素（WW、MoMo）和析出强化元素（）和析出强化元素（V V、NbNb）的最佳值）的最佳值为为1.6W-0.1Mo-0.25V-0.05Nb1.6W-0.1Mo-0.25V-0.05Nb（wt.%wt.%）。）。与与T22T22相比，相比，T24T24添加少量的添加少量的V V、TiTi、B B。经过正火和回火。经过正火和回火处理后，析出碳化铬、细小的钒及钴的碳氮化合物，提高蠕处理后，析出碳化铬、细小的钒及钴的碳氮化合物，提高蠕变性能。变性能。TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（三）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（三）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（三）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（三）材料的热处理与微观组织材料的热处理与微观组织 T23T23：106010106010正火，正火，7601576015回火。回火贝氏体回火。回火贝氏体马氏体组织。马氏体组织。T24T24：100010100010正火，正火，7501575015回火。回火贝氏体回火。回火贝氏体马氏体组织。马氏体组织。材料的拉伸性能（见表材料的拉伸性能（见表2 2）牌号Rp0.2（MPa）Rm（MPa）2（）硬度（HB）T2340051020220T2445058520250表2 室温下的力学性能 TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（四）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（四）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（四）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（四）材料的蠕变断裂强度（见图材料的蠕变断裂强度（见图1 13 3）图1 T23材料的持久强度曲线 TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（五）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（五）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（五）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（五）图2 T23的持久强度曲（空心符号表示正在进行的实验点）TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（六）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（六）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（六）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（六）图3 T24的持久强度曲线（空心符号表示正在进行的实验点）TPRI3.3.3.3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（七）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（七）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（七）超超临界锅炉新型水冷壁管材料（七）材料的许用应力材料的许用应力 材料的抗蒸汽氧化性（见图材料的抗蒸汽氧化性（见图4 4、5 5）材料的焊接性材料的焊接性 低碳含量的低碳含量的T23/T24T23/T24钢的冷裂纹敏感性优于钢的冷裂纹敏感性优于T22T22，焊接时无需焊，焊接时无需焊前预热和焊后热处理。前预热和焊后热处理。图5 T24钢在600蒸汽中的抗氧化性能图4 T23钢蒸汽氧化皮厚度与服役时间的关系TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（一）4.14.14.14.1对材料的要求对材料的要求对材料的要求对材料的要求高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳高的抗氧化腐蚀性高的抗氧化腐蚀性高的组织稳定性高的组织稳定性良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能 4.24.24.24.2材料的种类材料的种类材料的种类材料的种类 主主/再热蒸汽管道、高温联箱和高温过热器再热蒸汽管道、高温联箱和高温过热器/再热器管材基本再热器管材基本可分三大类可分三大类(1)(1)(1)(1)低合金耐热钢：（主要用于高温高压机组）低合金耐热钢：（主要用于高温高压机组）低合金耐热钢：（主要用于高温高压机组）低合金耐热钢：（主要用于高温高压机组）12MoCr12MoCr、15MoCr15MoCr、10CrMo91010CrMo910（2.25Cr-1Mo2.25Cr-1Mo）、）、12Cr1MoV 12Cr1MoV、15Cr1Mo1V15Cr1Mo1V TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二）(2)(2)(2)(2)马氏体耐热钢：（马氏体耐热钢：（马氏体耐热钢：（马氏体耐热钢：（9 9 9 912121212）CrCrCrCr系列（主要用于超临界、超超系列（主要用于超临界、超超系列（主要用于超临界、超超系列（主要用于超临界、超超临界机组）临界机组）临界机组）临界机组）9Cr1-Mo9Cr1-Mo9Cr1-Mo9Cr1-Mo系列系列系列系列T91T91P91P91T92/P92T92/P92（NF616NF616，日本），日本）E911E911（COST“B”COST“B”，欧洲），欧洲）12Cr12Cr系列系列X20CrMoV121X20CrMoV121（F12F12）第一代第一代12Cr12Cr钢钢X20CrMoWV121X20CrMoWV121（F11F11）12Cr1Mo1WVNb12Cr1Mo1WVNb（HCM12HCM12）第二代第二代12Cr12Cr钢钢HCM12AHCM12A（T TP122P122）12Cr0.5Mo1.8WVNb(TB12)12Cr0.5Mo1.8WVNb(TB12)第三代第三代12Cr12Cr钢钢11CrWVNbCoBN(NF12)11CrWVNbCoBN(NF12)11CrWCoVNbTaNdN(SAVE12)11CrWCoVNbTaNdN(SAVE12)第四代第四代12Cr12Cr钢钢 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管主（再热）蒸汽管主（再热）蒸汽管主（再热）蒸汽管(3)(3)(3)(3)奥氏体耐热钢：奥氏体耐热钢：奥氏体耐热钢：奥氏体耐热钢：Cr18-Ni8Cr18-Ni8Cr18-Ni8Cr18-Ni8（主要用于超临界、超超临界锅炉）（主要用于超临界、超超临界锅炉）（主要用于超临界、超超临界锅炉）（主要用于超临界、超超临界锅炉）TP304HTP304H、TP321HTP321H、TP316HTP316H、TP347HTP347H、TP347HFGTP347HFG、Super304HSuper304H HR3C HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N25Cr-20Ni-Nb-N）TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（四）4.34.34.34.3常用材料常用材料常用材料常用材料 4.3.14.3.14.3.14.3.1低合金耐热钢（见表低合金耐热钢（见表低合金耐热钢（见表低合金耐热钢（见表3 3 3 3）钢号及技术条件钢号及技术条件 类类 似似 钢钢 号号 2020（20G20G）（）（GB5310GB5310）CT20CT20（OCTOCT）；）；10201020（SAESAE、AISIAISI）；）；C22C22、CK22CK22、St45.8/St45.8/（DINDIN）；）；S20CS20C（JISJIS）；）；XC18XC18（NFNF）；）；N2024N2024（CSNCSN）15MoG15MoG（15Mo315Mo3、16Mo16Mo）（）（GB5310 GB5310 16M16M（）；）；STBA12STBA12、STPA12STPA12（JISJIS）；）；A209-T1A209-T1、A335-A335-P1P1（ASTMASTM）；）；15Mo315Mo3（DINDIN）；）；1502015020（SNSN）12CrMoG12CrMoG（GB5310GB5310）12MX12MX（OCTOCT）；）；T2T2、P2P2（ASMEASME、ASTMASTM）、）、12CrMo19512CrMo195（德国）；（德国）；15CD215CD2（法国）（法国）15CrMoG15CrMoG（GB5310GB5310）5XM5XM（）；）；13CrMo4413CrMo44（DINDIN）；）；T12T12、P12P12（ASMEASME、ASTMASTM）STBA22STBA22、STPA22STPA22（JISJIS）；）；1512115121（SNSN）12CrMoV12CrMoV（GB3077GB3077）12XM12XM（OCT4543OCT4543）；）；15123.915123.9（SNSN）；）；14MoV6314MoV63（DIN17175DIN17175）12Cr1MoVG12Cr1MoVG（GB5310GB5310）12 XIM12 XIM（OCTOCT）；）；13CrMoV4213CrMoV42（DINDIN）；）；1522515225（SNSN）；）；12Cr1MoV12Cr1MoV（曼内斯曼钢厂）（曼内斯曼钢厂）15Cr1Mo1V15Cr1Mo1V（15X1M115X1M1）A405-61TA405-61T（ASTMASTM）12Cr2MoG12Cr2MoG（GB5310GB5310）10CrMo91010CrMo910（BQBBQB、DINDIN）；）；STBA24STBA24、STPA24STPA24（JISJIS）；）；T22T22、P22P22（ASMEASME、ASTMASTM）；）；HT8HT8（SANDVIKSANDVIK）12Cr2MoWVTiB12Cr2MoWVTiB（G102G102）（）（GB5310GB5310）12X2MCP12X2MCP（TY14TY144604607575）12Cr3MoVSiTiB12Cr3MoVSiTiB（1111）（）（GB5310)GB5310)15NiCuMoNb515NiCuMoNb5（WB36WB36）0Cr5MoWVTiB0Cr5MoWVTiB（G106G106）STBA25STBA25（JISJIS）；）；T5T5、T5CT5C（ASMEASME）表3 常用的低合金耐热钢的牌号 TPRI4.4.4.4.蒸汽管道、高温联箱（五）蒸汽管道、高温联箱（五）蒸汽管道、高温联箱（五）蒸汽管道、高温联箱（五）4.3.24.3.24.3.24.3.2马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢 马氏体耐热钢为（马氏体耐热钢为（9 91212）CrCr类钢，其发展过程见图类钢，其发展过程见图6 6 图6（912）Cr类钢的发展过程 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（六）4.3.24.3.24.3.24.3.2马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢马氏体新型耐热钢马氏体耐热钢马氏体耐热钢常用材料的牌号见表常用材料的牌号见表4 4。钢号及技术条件钢号及技术条件 类类 似似 钢钢 号号 X20CrMoV121X20CrMoV121（F12F12）HT9HT9（SANDVIKSANDVIK）；）；X20CrMoWV121X20CrMoWV121（DINDIN）1X12B2M1X12B2M、2X12MBP2X12MBP（OCTOCT）1Cr9Mo1 1Cr9Mo1 T9T9、P9P9（ASMEASME）；）；STBA26STBA26、STPA26(JIS)STPA26(JIS)；X12CrMo91(X12CrMo91(德国德国)；HT7HT7（SANDVIKSANDVIK）1Cr9Mo21Cr9Mo2（HCM9MHCM9M）日本三菱重工和住友株式会社研制日本三菱重工和住友株式会社研制 1Mn17Cr7Mo-VNbBZr1Mn17Cr7Mo-VNbBZr（17-7MoV17-7MoV）（T91T91、P91P91）10Cr9Mo1VNb10Cr9Mo1VNb（GB5310GB5310）X10CrMoVNb91X10CrMoVNb91（DIN17175DIN17175）；）；TUZ10CDVNb09.01TUZ10CDVNb09.01（NFA-49213NFA-49213）T92/P92T92/P92（ASMEASME、ASTMASTM）NF616NF616（日本）（日本）E911E911（COST“B”COST“B”）欧洲欧洲HCM12AHCM12A（T TP122P122日本三菱重工和住友株式会社研制日本三菱重工和住友株式会社研制表4（912）Cr系列常用材料的牌号 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（七）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍9Cr9Cr1Mo1Mo钢的发展历程钢的发展历程T TP91P91钢的合金化特点钢的合金化特点 高的高的CrCr量和少量量和少量AlAl的加入，大大的提高了钢的抗氧化能的加入，大大的提高了钢的抗氧化能力和热稳定性；力和热稳定性；高的合金元素含量（高的合金元素含量（CrCr、MoMo、MnMn）增加了固溶强化的能）增加了固溶强化的能力；力；少量少量N N的加入，使钢的第二相增加，不仅有碳化物，还有的加入，使钢的第二相增加，不仅有碳化物，还有氮化物等，增加了沉淀强化的能力；氮化物等，增加了沉淀强化的能力；强碳化物元素强碳化物元素NbNb的加入，在钢中形成复合碳化物的加入，在钢中形成复合碳化物NbNb（C C、N N）；）；低的低的P P、S S含量，使钢的晶界净化，提高了晶界强度。含量，使钢的晶界净化，提高了晶界强度。TPRI 表5 推荐的TP91钢管的热处理工艺ASTM A213335法国Vallourec作 用正火回火104073010401090780151h大多数碳化物充分溶解而无晶粒长大细小的碳化物在马氏体结构中均匀沉淀4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（八）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP91P91钢的热处理及微观组织特点钢的热处理及微观组织特点 表表5 5为美国为美国ASTMASTM和法国和法国VallourecVallourec推荐的推荐的T TP91P91钢管的热处理钢管的热处理工艺。工艺。回火马氏体结构大量细小的回火马氏体结构大量细小的M23C6M23C6型碳化物沉淀相型碳化物沉淀相V(CV(C、N)N)、NbNb（C C、N N），大量的位错密度提高了钢的持久强度。），大量的位错密度提高了钢的持久强度。TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（九）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T91T91P91P91钢的力学性能钢的力学性能 表6 P91与有关钢材室温力学性能的比较TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T91T91P91P91钢的力学性能钢的力学性能 图7 TP91钢与有关钢冲击功的比较 图8 TP91钢与有关钢蠕变强度的比较 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十一）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍P91钢焊接接头特性（a)冲击韧性：焊缝熔合线区热影响区。各国有关公司对P91钢的焊接接头的冲击性能要求见表7。表7 各国有关公司对P91钢的焊接接头的冲击性能要求国别或公司抗拉强度Rm（MPa）冲击功Ak（J）美国ONRL（橡树岭国家试验室）60064081122美国ASME第3卷68日本神户钢铁公司58576068欧洲BSEN 59947德国DIN 325254050德国曼内斯曼68法国瓦鲁瑞克68国家电力公司部门文件电源质2002100号关于颁布“T91/P91钢焊接工艺导则”的通知41TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十二）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍P91P91钢焊接接头特性钢焊接接头特性（b)冲击韧性与硬度的关系（见表8）（c)硬度与断裂韧性的关系（焊缝）（见表9）表8 冲击韧性与硬度的关系母 材焊 缝熔合线区热影响区HBAk（J）HBAk（J）HBAk（J）HBAk（J）217164204949111719913092120190918091852161662801818222143319172209810190表9 焊缝硬度与断裂韧性的关系硬度HB0.05（mm）0.2（mm）Umin（mm）Up（mm）2040.1860.3222800.0150.02TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十三）4.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P914.3.2.1 T/P91钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍P91P91钢焊接接头特性钢焊接接头特性（d)提高焊缝韧性的措施采取有效的充氩措施。严格的预热措施。采用远红外加热，预热温度为150200严格控制线能量。小的线能量可有效地减少碳化物的析出量和铁素体含量，防止马氏体晶粒长大，提高焊缝的击韧性。合理的布置垂直焊道与水平焊道。P91焊缝的冲击值也受到焊道类型的影响，线状焊道比棒状焊道的冲击值高图9 横、吊焊缝焊道排布示意图TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十四）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T/P92T/P92钢的纳标钢的纳标 19951995年列入年列入ASTM A213ASTM A213、ASTM A335ASTM A335和和ASME SA335ASME SA335 1996 1996年列入年列入ASME SA213ASME SA213和和ASME SA335ASME SA335T TP92P92钢的合金化特点钢的合金化特点 T/P92T/P92是在是在T91T91P91P91钢的基础上，通过添加钢的基础上，通过添加WW，降低，降低MoMo含量以调整铁素体与奥氏体形成元素的平衡，辅之以含量以调整铁素体与奥氏体形成元素的平衡，辅之以B B的微的微合金化，合金化，C C含量的降低可提高组织稳定性，保证最佳的加工含量的降低可提高组织稳定性，保证最佳的加工性能。性能。TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十五）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的热处理及微观组织特点钢的热处理及微观组织特点 表表1010为为ASTMASTM和和V&M V&M 公司推荐的钢管热处理工艺。钢显微组织为公司推荐的钢管热处理工艺。钢显微组织为回火马氏体。回火马氏体。ASTM A213/ASTM A335V&M 公司作 用正火104010401080可使大多数碳化物溶解而晶粒并不长大。回火730750780（1h）使碳化物在马氏体中均匀析出,获得最佳的强韧性配合。表10 推荐的TP92钢管的热处理工艺 注：厚壁管必须加速冷却或淬火处理TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十六）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的力学性能钢的力学性能 图10 P92钢正火温度与拉伸强度、夏比冲击性能的关系 标准材料RP0.2RmHB A213A335P2220541530163T22220A213A335TP9244062020250A213A312TP347H20551535192注：延伸率为标距2的试样。表11 TP92钢与有关钢材室温力学性能的比较 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十七）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的力学性能钢的力学性能 图11 TP92钢的屈服强度与温度的关系图12 TP92钢的抗拉强度与温度的关系TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十八）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的力学性能钢的力学性能 图5.13 TP92钢夏比冲击功与温度的关系 图14 TP92钢与有关钢低周疲劳特性比较 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十九）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十九）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的力学性能钢的力学性能 图15 TP92钢的L-M参数曲线 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍P92P92钢焊接接头特性钢焊接接头特性 表12 P92钢焊接接头的拉伸、冲击性能 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十一）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十一）4.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P924.3.2.2 T/P92钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍T TP92P92钢的抗氧化和抗腐蚀性能钢的抗氧化和抗腐蚀性能 图16 TP92钢的抗氧化性能 图17 TP92钢的抗腐蚀性能 TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十二）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十二）4.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E911钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍E911E911钢的合金化特点钢的合金化特点 钢中的主要元素除钢中的主要元素除CrCr外还有外还有C C、N N、V V和和WW。少量。少量NbNb元素元素（0.1%0.1%）的加入有助于在）的加入有助于在11501150以下正火获得细小的原奥以下正火获得细小的原奥氏体晶粒尺寸，从而提高韧性。但是氏体晶粒尺寸，从而提高韧性。但是NbNb的加入又导致焊接接的加入又导致焊接接头的韧性降低。头的韧性降低。TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十三）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十三）4.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E911钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍E911E911钢的热处理及微观组织特点钢的热处理及微观组织特点 （a a）热处理特点图）热处理特点图5.19 E9115.19 E911钢的回火曲线钢的回火曲线 热处理制度为热处理制度为1060106011001100正火和正火和760760回火（见回火（见图图5.195.19）。由于对于）。由于对于E911E911钢制造的锅炉部件的去应力和焊钢制造的锅炉部件的去应力和焊后热处理温度通常约为后热处理温度通常约为750750，所以没有考虑更低的温度，所以没有考虑更低的温度回火。回火。（b b）微观组织特点）微观组织特点 回火马氏体组织很明显：马氏体板条和残余高的位错回火马氏体组织很明显：马氏体板条和残余高的位错密度。金相观测表明，密度。金相观测表明，E911E911钢在钢在10601060正火和正火和760760回火回火处理之后形成的的回火马氏体组织处于亚稳态。在试验温处理之后形成的的回火马氏体组织处于亚稳态。在试验温度为度为600600650650时，变化发生的非常缓慢。时，变化发生的非常缓慢。TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十四）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十四）4.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E911钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍E911E911钢的力学性能钢的力学性能 表13 E911屈服强度的最小值和持久强度的平均值TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十五）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十五）4.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E911钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍E911E911钢的力学性能钢的力学性能 图18 E911钢持久强度曲线图19 设计曲线TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十六）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十六）4.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E9114.3.2.3 E911钢介绍钢介绍钢介绍钢介绍E911E911钢焊接接头特性钢焊接接头特性 目前已经确定了一种最佳焊缝金属成分（表目前已经确定了一种最佳焊缝金属成分（表5.205.20），可使焊缝在），可使焊缝在初期具有与母材相当的韧性和高温强度。但是，随着试验时间的增加，初期具有与母材相当的韧性和高温强度。但是，随着试验时间的增加，在单轴试验里出现接头强度降低的现象，预测比母材的强度降低约在单轴试验里出现接头强度降低的现象，预测比母材的强度降低约30%30%，失效发生在热影响区的，失效发生在热影响区的型区。然而，它远没有首次出现时那型区。然而，它远没有首次出现时那么重要，这是因为在锅炉制造和运行时，应力主要是周向分布的，其么重要，这是因为在锅炉制造和运行时，应力主要是周向分布的，其轴向应力约是周向应力的轴向应力约是周向应力的50%50%。如果设计主要考虑蠕变，一般避免采。如果设计主要考虑蠕变，一般避免采用纵向焊缝。用纵向焊缝。表14 E911钢焊缝金属的成分TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十七）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十七）4.3.2.4 P1224.3.2.4 P1224.3.2.4 P1224.3.2.4 P122钢（钢（钢（钢（HCM12AHCM12AHCM12AHCM12A）介绍）介绍）介绍）介绍P122P122钢合金化特点钢合金化特点 P122P122钢钢可可以以用用于于大大口口径径厚厚壁壁管管。考考虑虑到到抗抗蚀蚀性性，与与P91P91钢钢相相比比，此此钢钢的的CrCr含含量量更更高高。P122P122钢钢卓卓越越的的持持久久强强度度是是由由于于用用WW代代替替部部分分MoMo并并添添加加少少量量B B。C C是是抑抑制制-铁铁素素体体形形成成的的有有效效元元素素，为为提提高高可可焊焊性性降降低低了了C C含含量量。为为保保证证大大口口径径厚厚壁壁管管的的韧韧性性，将将CrCr当当量量控控制制在在9%9%以以下下来来控控制制-铁铁素素体体的的形形成成。通通过过添添加加CuCu来来降降低低CrCr当当量量。对对于于小小径径管管，为为有有效效提提高抗热蚀性增加了高抗热蚀性增加了CrCr含量，使钢中含有微量含量，使钢中含有微量-铁素体。铁素体。TPRI4.4.4.4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十八）主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二十八）4.3.2.4 P1224.3.2.4 P1224.3.2.4 P1224.3.2.4 P122钢（钢（钢（钢（HCM12AHCM12AHCM12AHCM12A）介绍）介绍）介绍）介绍P122P122钢的热处理及微观组织特点钢的热处理及微观组织特点（a a）热处理特点）热处理特点 住友金属公司生产的规格为住友金属公司生产的规格为35050mm P12235050mm P122无缝管无缝管材。热处理：正火材。热处理：正火10501050/