[发明专利]一种无晶间腐蚀高温高压锅炉钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉钢管制造技术领域，特别涉及一种无晶间腐蚀高温高压锅炉钢管及其制造方法，适用于高效超超临界火电机组建设用高温高压奥氏体锅炉钢管的生产制造。

背景技术

火电机组可按照其蒸汽参数来划分，根据参数的高低可依次分为：低压(＜2.5MPa)、中压(3-4MPa/370℃)、次高压(7-8MPa/480℃)、高压(10.8MPa)、超高压(15.7MPa)、亚临界(17.5-19MPa/538℃)、超临界(supercritical，SC)和超超临界机组(ultra super critical，USC)，蒸汽参数越高机组热效率也越高。在工程热力学中水的临界点参数是：22.115MPa和374.15℃，在此参数之上，水和汽之间没有明显的物理界面，称为超临界状态。在此参数以上运行的机组称为超临界机组。对于超超临界物理上并没有明确的点，对超超临界机组各国的定义没有统一。国内普遍认为当水蒸汽压力≥27MPa或温度≥580℃时则可称为超超临界机组。

超超临界火电机组成套技术是我国优化发展火电结构，保证国家能源安全，实现节能减排的最重要措施之一，高端锅炉钢是制约我国发展该技术的“瓶颈”，超超临界火电机组锅炉管在高温高压和多种腐蚀环境下长期服役。由于服役环境苛刻，对锅炉管的各种性能提出了非常严格的要求。S30432是在18Cr-8Ni奥氏体钢基础上，添加Nb、Cu、B、N等元素发展而来，S30432钢在600～650℃范围的许用应力较TP304H钢提高约30％，较TP347H、TP347HFG等钢种的许用应力也明显提高，因此，S30432奥氏体锅炉钢管广泛应用于超超临界火电机组建设。该钢已被纳入ASME SA213Code Case 2328-1，其具体成分重量％是：C 0.07-0.13％；Si≤0.3％；Mn≤1.0％；P≤0.040％；S≤0.03％；Cr 17.0-19.0％；Ni 7.5-10.5％；Cu 2.5-3.5％；Nb 0.3-0.6％；N 0.05-0.12％；B 0.001-0.010％；Al 0.003-0.03％；其余为Fe。ASMESA213CC2328-1源于ASTM A213/A213M-UNS30432，而后者的补充技术条件中要求钢管出厂的晶间腐蚀检测符合ASTM A262中E项要求。S30432钢在我国的对应钢号是GB5310-2008中的10Cr18Ni9NbCu3NB，其具体成分重量％是：C 0.07-0.13％；Si≤0.3％；Mn≤1.0％；P≤0.030％；S≤0.010％；Cr 17.0-19.0％；Ni 7.5-10.5％；Cu2.5-3.5％；Nb 0.3-0.6％；N 0.05-0.12％；B 0.001-0.010％；Al 0.003-0.03％；其余为Fe。国内晶间腐蚀对应的检测标准为GB43345中E法(硫酸+硫酸铜+铜试验方法)。

国内外的工业实践已经表明按ASME SA213CC2328-1或GB5310-2008规范生产S30432锅炉钢管均可能出现晶间腐蚀问题。目前，我国超超临界机组大多分布在东南沿海省份，海边气候潮湿且富含氯离子，更加重钢管因晶间腐蚀而开裂的倾向，存在安全隐患。另外，锅炉建造过程中，S30432钢管需要焊接，而焊后热处理的温度是钢管晶间腐蚀的敏化温度，会促进钢管发生晶间腐蚀开裂。

因此，实现无晶间腐蚀S30432钢管的生产是重要的且必要的，这需要对S30432钢管的成分进行优化，对其生产工艺进行深入研究。本发明即是针对以上不足之处，提供一种无晶间腐蚀高温高压锅炉钢管制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无晶间腐蚀高温高压锅炉钢管及其制造方法，是在S30432锅炉钢的基础上，通过优化和控制S30432钢管的化学元素含量范围及其配比，辅以适当的生产加工工艺，研发了一种制造无晶间腐蚀高温高压S30432锅炉钢管的方法。本发明的技术方案是：无晶间腐蚀高温高压S30432锅炉钢管，其化学成分组成的重量百分配比见表1：

表1 S30432钢化学成分(wt％)

本发明S30432钢管的主要化学成分选取理由如下：