T∕CSTM 00017.1-2021 电站用马氏体耐热钢08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115) 第1部分：对焊管件.pdf

ICS 23.040.10 CCS F 23 团 体 标 准 T/CSTM 00017.12021 电站用马氏体耐热钢08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115) 第 1 部分：对焊管件 Martensitic heat-resistant steel of 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115) for power station Part 1：Butt-welding pipe fittings 2021-01-20 发布 2021-04-20 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 T/CSTM 00017.1-2021 1 前 言 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)分为四部分： T/CSTM 00017 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)无缝钢管； T/CSTM 00017 第1部分： 电站用马氏体耐热钢08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)对焊管件； T/CSTM 00017 第 2 部分： 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)感应加热弯管； T/CSTM 00017 第 3 部分：电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)锻件。 本部分为 T/CSTM 00017 的第 1 部分。 本部分参照 GB/T 1.12020 标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则 ，GB/T 20001.10标准编写规则 第 10 部分：产品标准给出的规则起草 本文件由中国材料与试验团体标准委员会综合领域委员会（CSTM/FC99）提出。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会综合领域委员会（CSTM/FC99）归口。 T/CSTM 00017.12021 2 引 言 高参数、大容量超超临界火电机组是未来火电机组发展重要方向，燃煤发电产业升级将有力支撑我国节能减排、 “碳达峰”和“碳中和”国家战略实施。半个多世纪以来，世界燃煤电站最高蒸汽参数始终徘徊在 600,主要是受限于主蒸汽和再热蒸汽管道用 P92 马氏体耐热钢的最高金属壁温只能在 622（对应蒸汽温度为 600） 。因此，如果进一步提高蒸汽温度到 630，就必须研发一种能用于 650金属壁温的马氏体耐热钢大口径厚壁管，这是一个世界性的工程技术难题。 国家能源局已正式批复大唐郓城 630超超临界二次再热国家电力示范项目，是目前世界范围内参数最高、热效率最高、能耗最低的火电机组，G115 马氏体耐热钢是该国家电力示范项目锅炉集箱和主蒸汽管道唯一工程可选材料， 已通过国家市场监督管理总局特种设备安全与节能技术委员会组织的新材料使用可行性评审。 本部分是电站用马氏体耐热钢08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)具体应用标准之一，参照GB/T 12459-2017钢制对焊管件 类型与参数 、GB/T 13401-2017钢制对焊管件 技术规范 、DL/T 695-2014 电站钢制对焊管件 、DL/T 473-2017大直径三通锻件技术条件、并根据产品特点、工程实践制定的。 本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及如下相关专利的使用，申请号及名称如下： 序号序号 专利专利号号 专利名称专利名称 涉及专利的条款涉及专利的条款 1 ZL 201210574445.1 蒸汽温度超超临界火电机组用钢及制备方法 7.2 本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。 该专利持有人已向本文件的发布机构承诺， 他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备。相关信息可以通过以下联系方式获得： 联系人：陈正宗 通讯地址：北京市海淀区气象路 9 号 邮政编码：100081 电子邮件： 请注意除上述专利外， 本文件的某些内容仍可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 T/CSTM 00017.1-2021 3 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115) 第 1 部分 对焊管件 1 范围 本部分规定了电站用马氏体耐热钢08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)对焊管件的术语和定义、 订货内容、原材料要求、技术要求、制造、检验、缺陷处理、标志、表面防护、包装以及质量证明文件。 本部分适用于600以上电站锅炉和管道用马氏体耐热钢G115对焊管件，包括弯头、三通、异径管、接管座、封头等零部件，其它G115管件可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 228.1 金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法 GB/T 228.2 金属材料拉伸试验 第2部分：高温试验方法 GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法 GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法 GB/T 10066.4 电热设备的试验方法 间接电阻炉 GB/T 124592017 钢制对焊管件 类型和参数 GB/T 13298 金属显微组织检验方法 GB/T 13401 钢制对焊管件 技术规范 GB/T 16507.4 水管锅炉 第4部分：受压元件强度计算 GB/T 17394.1 金属材料 里氏硬度试验 第1部分：试验方法 DL/T 473 大直径三通锻件技术条件 DL/T 695 电站钢制对焊管件 DL/T 6952014 电站钢制对焊管件 DL/T 718 火力发电厂三通及弯头超声波检测 DL/T 884 火电厂金相检验与评定技术导则 DL/T 991 电力设备金属光谱分析技术导则 DL/T 1719 采用便携式布氏硬度计检验金属部件技术导则 DL/T 5054 火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL/T 5366 发电厂汽水管道应力计算技术规程 JB/T 3375 锅炉用材料入厂验收规则 NB/T 47013.3 承压设备无损检测 第3部分：超声检测 NB/T 47013.4 承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测 T/CSTM 00017.12021 4 NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分：渗透检测 T/CSTM 00017 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)无缝钢管 T/CSTM 00017.3 电站用马氏体耐热钢 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)第 3 部分：锻件 3 术语和定义 DL/T 695界定的术语和定义适用于本文件。 4 订货内容 按本文件订购对焊管件的合同或订单应包括但不限于下列内容： a) 管件的品种或代号； b) 标准编号； c) 连接管规格； d) 订购的数量； e) 特殊要求。 5 原材料要求 5.1 技术要求 管件制造用无缝钢管、 锻件等原材料应采用电弧炉加炉外精炼并经真空精炼处理， 或氧气转炉加炉外精炼并经真空精炼处理，或电渣重熔法冶炼。原材料主截面锻造比不小于6。无缝钢管应符合T/CSTM 00017的要求。锻件应符合T/CSTM 00017.3的要求。 5.2 入厂检验 原材料质量应符合相应采购技术规范书和标准的要求。 原材料入厂应进行资料验收及实物检验，并满足如下要求： a） 管件制造商对原材料技术资料进行验收时，原件应存档备查。所有原材料应有原材料质量证明书， 质量证明书应为原件或盖有销售单位公章的复印件。 原材料验收记录及报告应存档备查。 b） 管件制造商应逐件对原材料标志、外观、几何尺寸进行检验，并进行硬度、显微组织及晶粒度、 化学成分、 力学性能、 无损检测抽查， 具体抽查比例按合同约定执行，合同无约定时按JB/T 3375、DL/T 695执行。 6 技术要求 6.1 设计 管件制造商应按GB/T 16507.4或DL/T 5054进行强度计算和校核， 并经设计验证和确认。 6.1.1 许用应力 G115钢制对焊管件的许用应力不应大于G115无缝钢管的许用应力。 T/CSTM 00017.1-2021 5 6.1.2 附加壁厚 管件附加壁厚不宜小于 3.0 mm。 6.2 尺寸和形位偏差 6.2.1 端口内径偏差 连接管外径与壁厚之比小于 35 的管件端口内径偏差 0.5 mm；连接管外径与壁厚之比不小于 35 的管件端口内径允许偏差见表 1。管件尺寸(A、B、C、M、H、E)示意图及允许偏差要求见图 1 及表 2。 表1 连接管外径与壁厚之比35 的管件端口内径允许偏差 单位：毫米 连接管外径 D 端口内径极限偏差 平均内径偏差 D457 0.8 0.5 D457 2.4 0.5 注： 平均内径的测量方法：在端口对称呈米字测量端口内径，取4个测量结果平均值，作为平均内径，或测量端口处内周长除以作为平均内径。 AABB MCC (a)弯头 (b)三通 HH E (c)异径管 (d)封头 图1 管件尺寸示意图 T/CSTM 00017.12021 6 表2 管件尺寸允许偏差 单位：毫米 连接管外径 D 弯头、 三通中心至端面尺寸 (A、B、C、M) 异径管长度（H） 封头背面至端面尺寸（E）a D610 2 2 5 610D1016 3 3 10 1016D1219 5 5 10 a D114时，封头背面至端面尺寸偏差应为 3mm。 6.2.2 形位公差 管件形位公差X、Y值示意图及要求见图2及表3。 表3 管件 X、Y 形位公差要求 单位：毫米 项目 管件种类 连接管外径D范围 D114 114D219 219D355 355D406 406D609 609D762 762D1219 X 弯头、三通、异径管 1 2 3 3 4 5 5 Y 弯头、三通 2 4 5 6 8 10 13 XXXXYY XXXXXXXX (a)弯头 （b）异径管 XXXXXXXXYYXXXXXXXX (c)三通 图2 管件 X、Y 形位公差示意图 6.2.3 角度偏差 弯头角度偏差0.5，三通支管与主管夹角的角度偏差0.5。 6.3 通流面积 T/CSTM 00017.1-2021 7 所有管件通流面积宜接近连接管的 100%，不得小于接管的 95%，疏水用三通的主管通流面积不得小于连接管的 99 %。 6.4 弯头直段 弯头直段长度不应小于端面坡口所占轴向长度及过渡区尺寸之和， 推荐的直管段长度见表 4。 表4 推荐弯头直段长度 单位为毫米 连接管外径 D D114 114D194 D194 直管段长度 10 20 50 6.5 不圆度 设计压力小于 9.8 MPa 的弯头本体不圆度不大于 5 %；设计压力不小于 9.8 MPa 的弯头本体不圆度不大于 3 %；端口不圆度不大于 1%。 6.6 应力增加系数 应力增加系数按照 DL/T 5366 进行计算。 6.7 设计验证 设计验证按 GB/T 124592017 附录 A 执行。 7 制造 7.1 一般要求 管件制造应满足 GB/T 124592017、GB/T 13401、DL/T 695 和 DL/T 473 等及合同订货技术要求。管件制造工艺评定按 DL/T 6952014 附录 F 执行。 7.2 化学成分 7.2.1 管件的牌号和化学成分应符合表 5 的规定。 表5 牌号和化学成分 牌号 （代号） 取样 化学成分（质量分数） ，% C Si Mn P S Cr W Co Cu V Nb N B Ni Ti Al O 08Cr9W3Co3VNbCuBN G115 熔炼成分 0.065 0.095 0.50 0.30 0.70 0.015 0.006 8.50 9.50 2.40 3.10 2.85 3.20 0.50 1.10 0.16 0.24 0.03 0.09 0.005 0.018 0.010 0.020 0.10 0.01 0.010 0.0040 成品成分 0.060 0.100 0.55 0.27 0.73 0.020 0.010 8.40 9.60 2.33 3.17 2.80 3.25 0.40 1.20 0.13 0.27 0.03 0.10 0.005 0.019 0.008 0.022 0.13 0.02 0.015 0.0040 注：除非冶炼需要，未经需方同意，不应在钢中有意添加本表中未提及的元素。制造厂应采取所有恰当的措施，以防止废钢和生产过程中所使用的其他材料把会削弱钢材力学性能及适用性的元素带入钢中。 T/CSTM 00017.12021 8 7.2.2 有害元素的含量（熔炼分析）应符合表 6 的规定。 表6 有害元素含量 元素 As Sb Bi Sn Pb As+Sb+Bi+Sn+Pb 含量（质量分数）/% 0.015 0.015 0.005 0.020 0.015 0.035 7.3 成形 7.3.1 管件可以采用锻制、弯曲、挤压、穿孔、推制、模压、拉拔、焊接、机械加工等一种或几种组合方法成形，但不应使管件产生有害缺陷。 7.3.2 热压弯头的原材外径与弯头直径之比不宜大于 1.1。推制弯头外径与原材外径之比不大于 1.5。 7.3.3 模锻管件主截面总锻造比不小于 5。 7.3.4 三通不应出现因工艺不当而造成的影响使用性能的肩部内壁凹沟；不允许对产生肩部内壁凹沟的三通进行补焊处理。 7.3.5 对热成形用加热炉的要求参照 7.4.3 执行。 7.3.6 管件热压成形的加热温度范围为 10601080，不宜超过原材料出厂的正火温度，成形温度不低于 600，热压成形后自由冷却。 7.4 热处理 7.4.1 管件按正火（或淬火）加回火处理交付。推荐的热处理工艺见表 7。 7.4.2 管件宜采用电炉进行整体热处理，也可采用燃气炉或燃油炉处理，不得采用煤炉、重油炉进行管件热处理。每炉应在管件本体上至少布置一组热电偶，热电偶应与工件本体直接接触。 7.4.3 管件热处理炉应具备自动控温功能，并按周期或在新建、大修后进行炉温均匀性和波动校验，有效加热区的测定按 GB/T 9452 执行，炉温均匀性和波动校验参照 GB/T 10066.4 执行，热处理炉炉温均匀性应小于15 。测温热电偶应进行周期检定。 表7 G115 管件的推荐热处理制度 牌号 热处理制度 08Cr9W3Co3VNbCuBN （G115） 正火加回火： 正火温度 1060 1090 ； 回火温度 770790。 S60 mm的管件可淬火加回火，淬火温度不低于 1030 ，回火温度 770 790 。 8 检验 8.1 外观检验 8.1.1 成品管件应逐件进行外观检验。 8.1.2 管件内外表面应光滑，不应有氧化皮、毛刺及其他附着物，不应有裂纹、重皮、折叠、结疤和离层等缺陷。 T/CSTM 00017.1-2021 9 8.2 形状与尺寸 8.2.1 成品管件逐件进行形状与尺寸检验，检验内容见表 8，并应满足 6.2、6.3、6.5 的要求。 8.2.2 管件任意部位壁厚不小于管件相应部位的设计最小壁厚，且不得小于所连接直管允许的最小壁厚。 8.3 光谱分析 8.3.1 管件应逐件进行光谱分析，确认材质无误，检验方法参见 DL/T 991 执行。 8.3.2 如采用火花或电弧的光谱仪进行检验，应在检验完成后立即去除检验部位的烧蚀斑痕。 8.4 无损检测 8.4.1 所有管件成品应逐件进行无损检测。 8.4.2 管件超声、磁粉或渗透检测范围见表 9。管件超声检测应按 NB/T 47013.3 进行，级合格。热压三通、锻制三通及弯头的超声波检测也可参照 DL/T 718 执行，级合格，验收标准。磁粉、渗透检测应按照 NB/T 47013.4、NB/T 47013.5 进行，级合格。 表8 形状和尺寸检验内容 检验内容 管件类型 弯头 锻造三通 热压三通 异径管 封头 形位公差 X，Y X、Y X、Y X - 结构尺寸 A，B C，M C，M H E 接口内、外径 角度 - - 壁厚 坡口尺寸 内外倒角角度 肩部圆角 - - - - 中心偏移 - - - - 不圆度 - - - - 通流面积 - T/CSTM 00017.12021 10 表9 超声、磁粉或渗透检测范围 管件类别 超声检测 磁粉或渗透检测a 热压弯头 直径133 mm的100% 外弧中心线对称各45 区域 推制弯头 直径133 mm的100% 外表面100% 锻造三通 100% 外表面100% 热压三通 100% 肩部以上外表面、肩部内圆角区域 异径管 直径133 mm的100% 外表面100% 热压封头 100% 外表面100% 接管座 直径133 mm的100% 外表面100% a 内表面可达处应进行100%的磁粉或渗透检测。 8.5 硬度检验 8.5.1 检验方法 8.5.1.1 管件应逐件进行硬度检验，每件至少测 3 个部位，检验位置要求按 DL/T 695 执行。 8.5.1.2 一般采用便携式里氏硬度计按GB/T 17394.1对管件进行硬度检验。如对检测结果存在争议，可采用便携式布氏硬度计按 DL/T 1719 进行校核，以校核结果为准。 8.5.1.3 硬度检验打磨深度通常为 0.5mm1.0 mm，并以不粗于 120的砂轮、砂纸精磨。 8.5.1.4 如管件硬度超出控制范围，在原测点适当打磨较深位置进行检验，打磨后的管件壁厚不应小于最小设计壁厚，并在原测点附近两处和原测点成 180 位置再次检验，如仍超出控制范围，则不合格。 8.5.2 验收标准 硬度按HBW195HBW250验收， 且同一管件任意两点之间的硬度差不应大于HBW45。 8.6 显微组织和晶粒度 8.6.1 检验方法 8.6.1.1 管件应逐件进行显微组织和晶粒度检验，显微组织检验方法按 GB/T 13298、DL/T 884 执行，晶粒度评级方法按照 GB/T 6394 执行。 8.6.1.2 弯头检验位置在中性层位置，热压三通在肩部或腹部，异径管在小头位置，封头在顶部检验。 8.6.2 验收标准 8.6.2.1 管件显微组织应为回火马氏体，不应存在高温铁素体 （-铁素体） 和自由铁素体，无过烧组织。 8.6.2.2 管件实际晶粒度按 T/CSTM 00017 验收。 T/CSTM 00017.1-2021 11 8.7 拉伸、冲击性能 应从管件本体或能代表同批管件性能的随炉试样上取样，按GB/T 228.1、GB/T 229进行室温拉伸、冲击试验。同材质、同熔炼炉、同热处理批次管件抽一组，按表10要求验收。如有特殊要求，管件应按GB/T 228.2进行高温规定塑性延伸强度测试，高温强度应符合附录A要求。 表10 管件的力学性能 牌号 拉伸性能 冲击吸收能量KV2/J 抗拉强度 Rm/MPa 下屈服强度 ReLa/MPa 断后伸长率A/% 纵向 横向 纵向 横向 08Cr9W3Co3VNbCuBN （G115） 660 480 20 16 40 27 a 如屈服现象不明显，可测量Rp0.2代替ReL。 9 缺陷处理 9.1 表面缺陷处理 管件表面深度不大于壁厚5%且不大于0.8mm的零星机械划痕、凹坑等缺陷，可采用机械或打磨方式去除， 且与周边表面圆滑过渡， 清除缺陷后的壁厚不应小于管件相应部位的最小设计壁厚。 9.2 补焊 管件缺陷不应采用补焊方式进行处理。 10 标志 10.1 标志方式 管件应采用低应力钢印、电蚀刻、喷码等方法进行标志，标志应清晰完整。 10.2 标志内容 管件标志至少需包括特种设备制造许可标志 TS、工程名称、厂名或厂标、产品编号、接管规格、材料牌号。永久性标志至少包括产品编号、接管规格、材料牌号。如购买方或用户另有要求，按协议要求执行。 10.3 标志位置 标志位置应在管件的侧面中心线附近且易于观察的部位，并避开管件高应力区。 11 表面防护和包装 管件包装前应除去杂物、氧化皮、锈等；油漆涂层应均匀，无气泡、起皱。坡口应涂防T/CSTM 00017.12021 12 锈涂料。包装应根据实际情况，做好坡口和细小引接部分的防护，保证管件在运输过程中不发生窜动或滚动，符合运输要求。 12 质量证明文件 12.1 质量证明书 管件出厂时需提供质量证明书，质量证明书的内容至少应包括如下内容： a) 特种设备制造许可证书编号； b) 制造厂名称、工程名称； c) 标准编号； d) 产品名称、材料牌号、接口规格、设计参数、制造工艺、开具日期； e) 原材料熔炼炉号、化学成分； f) 管件外观、尺寸、硬度、显微组织和晶粒度、无损检测、力学性能的检验结果； g) 交货状态； h) 独立于生产部门的管件制造商授权代表的签字。 12.2 其他技术资料 需提交用户存档的其他技术资料至少应包括如下内容： a) 原材料质量证明书及验收记录、报告； b) 管件最终图纸、计算书； c) 管件热处理报告； d) 管件检验记录、报告。T/CSTM 00017.12021 2 附录 A （规范性） 高温规定塑性延伸强度 表A.1列出了08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)管件的高温规定塑性延伸强度（Rp0.2）。 表A.1 08Cr9W3Co3VNbCuBN(G115)管件高温规定塑性延伸强度 序号 温度/ 高温规定塑性延伸强度Rp0.2/ MPa 不小于 1 100 465 2 150 450 3 200 435 4 250 430 5 300 421 6 350 412 7 400 401 8 450 383 9 500 364 10 550 342 11 600 316 12 610 303 13 620 289 14 630 271 15 640 258 16 650 244 17 660 223 18 670 205 19 680 182 T/CSTM 00017.1-2021 3 附录 B （资料性） 起草单位和主要起草人 本文件起草单位：钢铁研究总院、北京国电富通科技发展有限责任公司、宝武特种冶金有限公司、上海昌强工业科技股份有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、上海锅炉厂有限公司、中国大唐集团科学技术研究院、大唐郓城发电有限公司、中国水利电力物资集团有限公司、山东电力工程咨询院有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司、河北宏润核装备科技股份有限公司、中国特种设备检测研究院、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、神华国华（北京）电力研究院有限公司、江苏电力装备有限公司 本文件主要起草人：刘正东、陈正宗、丛相州、包汉生、彭杏娜、徐松乾、赵海平、高杰、蔡文河、杨华春、王炯祥、梁宝琦、王建泳、梁军、雷丙旺、徐大伟、王斌、李永清、王延峰、徐彤、苗井泉、刘帅、姜海峰、张涛、毛敏、杨文佳、毛桂军、李文亮。 _