[发明专利]一种用于核电换热器的铁素体不锈钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于核电换热器的铁素体不锈钢，其特征在于：所述铁素体不锈钢各组分按重量百分比为：C＜0.015％，Si0.3～0.5％，Mn0.3～0.5％，Cr为18～20％，N≤0.015％、P≤0.035％，S≤0.01％，Ti0.3～0.5％，Nb≤0.15％，Cu≤0.20％，Ni≤0.05％，Mo≤0.10％，Al≤0.03％，C+N≤0.020％，余量为Fe和不可避免杂质。还涉及一种铁素体不锈钢的制备方法。本发明铁素体不锈钢具有高耐腐蚀性能、高的抗氧化性及良好的高温强度。

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢，具体涉及一种用于核电换热器的铁素体不锈钢及其制备方法，主要用于制作核电换热器用热交换管。

背景技术

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在核电、化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。其中，在航天飞行器、半导体器件、核电常规岛核岛、风力发电机组、太阳能光伏发电、多晶硅生产等领域都需要大量的专业换热器。

目前国内换热器行业在节能增效、提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。各行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器行业在未来一段时期内将持续稳定增长。预计未来5年，核电设备用不锈钢管将迎来很好的发展机遇。核电站用材中，需要大量的高性能钢管、管件等材料，涉及到的材料种类也非常多，如合金钢、不锈钢、锆合金、钛合金、镍基合金等。

核电厂大多沿海而建，回路使用大量的海水作为冷却介质。由于钛固有的性能，钛焊管凭借优异的耐腐蚀、抗冲刷、热导性、机械性能好等特点，特别适合用作海水或污染严重的淡水作为冷却介质的凝汽器用管。在百万千瓦级的核电机组凝汽器中，每台机组用到的钛管约为200t，但由于钛管加工制造难度大，主要是焊接成型、热处理工艺困难。国外厂家主要有美国和日本等制造企业生产，国内目前核电站凝汽器用钛管大多依赖进口，国内钛焊管市场缺口很大。高压给水加热器是回热系统中重要的给水加热设备，对机组二回路运行的经济性起到重要作用，换热器通常采用U形换热管，传热管材质为08X18H10T不锈钢(对应的中国牌号材料为0Cr18Ni10Ti)，即目前现有的换热器U形管用不锈钢材质主要为奥氏体不锈钢和双相不锈钢，奥氏体不锈钢和双相不锈钢合金成本高。

铁素体不锈钢具有高强度、抗冲刷和磨损性能好，且价格较低，抗氯离子腐蚀性能好，用于作为核电常规岛换热器U形管件的替代选材，相对于奥氏体不锈钢而言，成本低廉，性价比高。如专利号为201410290317.3，授权公告号为CN104120356B的中国发明专利《一种管式换热器用铁素体不锈钢及其制造方法》，该铁素体不锈钢的化学重量百分比为：C≤0.015％，N≤0.020％，Si≤0.5％，Mn≤0.5％，P≤0.035％，S≤0.01％，Cr：22～24％，Mo：1.5～3.0％，10(C+N)≤(Nb+Ti)≤0.6％，Al：0.0050～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质；上述铁素体不锈钢中的Mo和Cr元素的含量高，铁素体不锈钢的耐蚀性和抗氧化性差，此外，C+N含量较高，容易发生偏聚或与其他原子结合，形成原子团簇或析出相，造成材料的力学性能的改变，恶化材料的耐晶间腐蚀性能，则本专利中的铁素体不锈钢的耐腐蚀性和抗氧化性较差。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种具有高抗氧化性、高的高温强度及高耐蚀性的用于核电换热器的铁素体不锈钢。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种具有高抗氧化性、高的高温强度及高耐蚀性的铁素体不锈钢的制备方法。