我国于1993年制定出JB/T 7029-1993《50MW以下汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件》、JB/T 1268-1993《50~200MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件》和JB/T 7030-1993《300~600MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件》系列标准。JB/T 7029-1993纳入3个钢号 50Mn18Cr5、50Mn18Cr5N、50Mn18Cr4WN,各钢号的锻件按其强度要求,分为3个级别。JB/T 1268-1993纳入4个钢号,除上述3个钢号外还纳入了1Mn18Cr18N钢,各钢号的锻件按其强度要求分为5个级别。JB/T 7030-1993只纳入1个钢号1Mn18Cr18N,其锻件按强度要求分为3个级别。
2004年和2002年对上述3个标准分别进行了修订,成分和强度要求略有调整。2014年将上述3个标准重新组合,将前2个标准中共有的3个钢号50Mn18Cr5、50Mn18Cr5N、50Mn18Cr4WN纳入JB/T 1268-2014《汽轮发电机Mn18Cr5系无磁性护环锻件 技术条件》,而将后2个标准中共有的1Mn18Cr18N钢更名为Mn18Cr18N,颁布了JB/T 7030-2014《汽轮发电机Mn18Cr18N无磁性护环锻件技术条件》。Mn18Cr18N钢的化学成分是参考P900钢制定的。
表9.74为无磁性护环用Mn18Cr5系锻件用钢的牌号和化学成分。表9.75为Mn18Cr5系锻件用钢的强度级别。
表9.76和表9.77分别为Mn18Cr18N钢的化学成分和力学性能。
JB/T 1268-2014规定,锻件用钢应采用电炉加炉外精炼方法冶炼。锻件应在热成形后和变形强化前进行固溶处理。变形强化后锻件应以不超过40℃/h的速率加热到320~350℃保温10~12h,然后以不超过40℃/h的速率缓冷至100℃以下出炉,以消除残余应力。锻件的残余应力值不得超过规定的Rp0.2下限的10%。锻件在制造过程中不得焊接。锻件的晶粒度应为GB/T 6394-2017规定的2级或更细。在磁场强度为100Oe(1Oe=79.58A/m)时,锻件的相对磁导率μr应不大于1.05。
这类钢国内外主要用于制作汽轮发电机无磁性护环锻件,还可用于制作电子工业中的无磁模具、在700~800℃工作的热作模具、无磁的冷作模具等。20世纪70年代后期以来,世界各地相继出现这类材料制作的护环发生应力腐蚀开裂的事故,这是由于这类材料对潮湿空气非常敏感,其抗腐蚀的能力较差。在20世纪70年代后期,德国和美国开发出Mn18Cr18N钢,极大地提高了抗应力腐蚀的能力,现已为各国普遍采用。
JB/T 7030-2014规定Mn18Cr18N锻件用钢应用电炉加电渣重熔炉冶炼。锻件应在热成形后和变形强化前进行固溶处理,固溶处理温度为1050~1060℃,采用水冷以防碳化物析出。固溶处理后进行粗加工。锻件的晶粒度应为GB/T6394-2017规定的2级或更细。变形强化应在室温或稍高于室温下采用适当的强化方法,如楔块扩孔、液压胀形方法等。
变形强化后应进行消除应力处理。消除应力的退火工艺应以不大于40℃/h的速率加热到340~360℃,在此温度保持10~12h,然后以不大于40℃/h的速率冷却,以保证尺寸的稳定性。锻件残余应力不应超过表9.77规定的屈服强度下限的10%。在磁场强度为100Oe时,锻件的相对磁导率μ应不大于1.05。