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新型T23无缝钢管热处理试验研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-22  浏览次数:645   关注:加关注
核心提示:T23钢(ASME Code Case2199)是住友金属和三菱重工联合开发的一种新型电站锅炉用钢,20世纪90年代开始在欧洲及日本多台亚临界、超

T23钢(ASME Code Case 2199)是住友金属和三菱重工联合开发的一种新型电站锅炉用钢,20世纪90年代开始在欧洲及日本多台亚临界、超临界甚至超超临界火电机组上得到应用。该钢汲取我国研制的102钢“多元复合强化”理论,加入合金元素Mo、W增强固溶强化和复合强化。同时,在T22的基础上适当降低含碳量,加入微合金元素V、Nb、B等形成弥散沉淀强化,使得T23钢在550~600℃具有良好的蠕变性能和许用应力。同时,与低合金耐热钢T22(2.25Cr-1Mo)相比,它降低了含碳量,使热影响区硬度降低至350HV以下,焊接性能得到很大改善,焊接时可以取消预热和焊后热处理,以弥补碳含量降低对高温蠕变强度带来的不利影响。因此,该钢是介于12Cr1MoVG与T91或不锈钢之间的一种很好的过渡材料,可用于U.S.C.B(超临界锅炉)膜式水冷壁部件。

天津钢管集团股份有限公司技术人员就新型T23无缝钢管的热处理工艺,主要包括正火温度及回火温度对组织性能的影响进行了分析,从而探索最佳热处理工艺。

试验材料采用500kg真空熔炼炉冶炼,模铸后热锻成φ85mm圆棒,800℃*12h退火后剥皮至φ75mm,利用菌式穿孔机制成φ89mm*9mm毛管。

试验用材料取自穿孔后探伤合格的钢管,按照美标相关标准进行取样分析。利用DT1000型淬火膨胀仪对新型T23钢进行了CCT曲线测定,奥氏体化温度1050℃,保温30min。由测定结果可知,T23钢从0.8~200℃/s较大范围内转变成贝氏体-马氏体组织结构。马氏体的最大硬度仅为350HV左右,且与碳含量有关。在工业化生产中正火+回火状态下,组织一般为回火贝氏体。

通过对CCT曲线进行分析,测定新型T23钢低温转变点Ac1位于800~820℃,高温转变点Ac3位于960~990℃。ASME SA-213M标准中规定该钢应在不低于1040℃正火及不低于730℃下回火作为最终的热处理。

根据ASME SA-213M标准要求,结合该钢种的CCT曲线特征,研究不同奥氏体化温度、回火温度对该钢种组织性能影响。研究结果表明:

(1)在试验温度范围内,随着奥氏体化温度提高,硬度总体缓慢增加,晶粒长大,奥氏体化温度升高到1050℃、30min时,晶粒度达到理想中的7~7.5级。

(2)在试验温度范围内,随回火温度升高,强度、硬度均缓慢下降,达到770℃回火温度时,组织性能已趋于相对稳定。此时合金元素在固溶体基体和碳化物之间缓慢分配,铁素体基体呈现多边形化,晶粒有所长大,基体中岛状物数量减少而细小碳氢化合物颗粒明显增多,分布更均匀。

(3)最佳热处理工艺为:1050℃保温30min正火,770℃保温120min回火,可得到最佳的综合性能与组织状态。

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