不锈钢管性能和制造质量控制要求评述

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不锈钢管性能和制造质量控制要求评述

不锈钢管性能和制造质量控制要求评述

来源:浙江至德钢业有限公司发布:2019-11-26 00:44:39类别:不锈钢材料

    由于不锈钢管具有良好的高温强度、抗蠕变、抗氧化及耐腐蚀等综合性能,是石油工业及发电设备中高温高压管道和锅炉用钢的首选钢种。此类不锈钢管服役条件苛刻,制造质量控制要求很高,稍有不慎可能造成使用中的灾难性事故。针对不锈钢管在工程应用中的重要性,介绍了不锈钢的成分设计、组织性能特征、蠕变强化和劣化、成形加工的影响、焊接性和剩余寿命评估等,并对其制造质量控制要求进行了评述。文章指出,不锈钢的化学成分特点决定了其具有高的可淬硬性和优良高温力学性能,但也造成其加工性能和焊接性能变差。不锈钢焊接裂纹敏感性较高,特别是高温长时间服役中蠕变过程引起的焊接热影响区临界区的孔洞型劣化,是不锈钢管工程化应用的致命弱点。因此,防止和延缓这一劣化过程应该成为不锈钢管成分设计和加工过程质量控制的研究重点。


   通常把含Cr(0.5%~9%)、含Mo(0.5%~1%)及少量W、V、Nb、Ti等元素的低合金铁素体钢称为不锈钢。但文献中往往把Cr的上限扩大到12%,后者已属铁素体不锈钢范畴。不锈钢具有优良的高温强度、抗蠕变、抗氧化及耐腐蚀等综合性能,合金含量和成本却远低于奥氏体不锈钢和两类高温结构候选用材Ni基及FeNi基超级合金钢,是石油化工和发电厂设备、特别是亚临界、超临界和超超临界大型发电厂高温高压管道和锅炉用钢管的首选钢种。此类不锈钢管服役环境条件苛刻(高温、高压、高氧化性或腐蚀性蒸汽),性能和制造质量要求很高,稍有不慎将造成系统性和灾难性事故。近十余年国内发生的5次发电厂高温蒸汽管道爆炸事故可能都跟此类不锈钢管有关。美国、英国、日本在此类不锈钢管应用中亦发生过同类事故,有些事故同样是灾难性的。


  为此国际上对其成分和加工过程均有长期、大量和反复的研究探索,其中有些争议至今未果。目前标准中此类不锈钢管只允许采用无缝压延方法制造,仅在大型弯头制造中允许采用焊接法,但环焊缝焊接在应用中总是不可避免的。美国焊接手册1998年第8版和2011年第9版均指明不锈钢可提供良好的焊接性和高淬硬性,但在第9版给出的修改中则指明“直到2010年不锈钢的填充金属和焊接程序仍在研发中”。说明不锈钢的焊接技术尚不成熟,焊接裂纹敏感性高是高淬硬性的根本原因,而现已揭示的不锈钢蠕变劣化,特别是焊缝热影响区(HAZ)临界部位的空洞化更是其致命弱点,如何防止或者延缓这一劣化过程已成为其成分和加工过程控制要素的研究重心。


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本文标题:不锈钢管性能和制造质量控制要求评述

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