一種降低Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法
【專利摘要】一種降低Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法：S1：把一段Super304H鋼在電阻式熱處理爐中進(jìn)行均勻化固溶預(yù)處理得預(yù)處理試樣；S2：將S1所得預(yù)處理試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，軟化溫度為1250℃～1300℃之間，保溫20min～60min后進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；S3：將S2所得軟化試樣在電阻式熱處理爐中進(jìn)行固溶處理，并進(jìn)行水冷，得到軟化+固溶試樣；所述的固溶預(yù)處理和固溶處理工藝均為在空氣中加熱1150℃×30min，然后水冷至室溫。本發(fā)明既提高了Super304H的耐晶間腐蝕性能，又可以保證不降低其高溫強(qiáng)度，大大減少因晶間腐蝕導(dǎo)致的泄露或爆管事故，提高火力發(fā)電的安全性。
【專利說明】一種降低Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種降低Super304H耐熱鋼晶間腐蝕敏感性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電是一種利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能來對(duì)水進(jìn)行加 熱，并產(chǎn)生高壓水蒸氣，再由水蒸氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的方法。火電機(jī)組的發(fā)展經(jīng)歷了 由低壓、超高壓、亞臨界、超臨界向超超臨界機(jī)組發(fā)展的歷程。超超臨界機(jī)組是指內(nèi)蒸汽溫 度不低于593°C或蒸汽壓力不低于31Mpa、具有較低煤耗量和較高熱效率的火電機(jī)組。超超 臨界機(jī)組承受著高于以往機(jī)組的蒸汽壓力和蒸汽溫度，這對(duì)鍋爐的過熱器、再熱器等高溫 部件的材料性能提出了越來越高的要求。
[0003] 20世紀(jì)80年代，日本住友金屬在傳統(tǒng)TP304H不銹鋼的基礎(chǔ)上，率先開發(fā)了新型耐 熱不銹鋼Super304H，并廣泛地應(yīng)用于超超臨界機(jī)組的再熱器管和過熱器管。從成分上來 看，Super304H鋼在傳統(tǒng)TP304H不銹鋼的基礎(chǔ)上提高C含量，降低Mn、Si、Cr和Ni含量上限， 并加入了（：11、吣川等元素。成分上的差別使5即6"0411鋼形成仏3(：6以=?6,〇)、吣((：，吣、 NbCrN及e -Cu相四種主要高溫強(qiáng)化析出相。這四種析出相能夠在不同溫度下存在：M23C6(M = Fe，Cr)在T彡1000°C下可幾乎全部固溶于基體中；Nb(C，N)只存在于T彡1250°C的試 樣中；e -Cu相可在1150°C的試樣中穩(wěn)定存在；NbCrN只有在溫度為1250°C的試樣中才 能被檢測(cè)到。這些析出相互相配合，對(duì)Super304H鋼形成強(qiáng)烈的彌散強(qiáng)化作用，提高其高溫 強(qiáng)度。
[0004] 在成材工藝上，Super304H鋼采用的成材工藝為：恪煉一熱乳一沖孔一高溫軟化 處理一冷拉拔一固溶處理一成品。與傳統(tǒng)的TP304H鋼的工藝參數(shù)設(shè)置（軟化處理溫度 900°C?1000°C，固溶處理溫度l〇5〇°C?ll5〇°C )不同，Super3〇4H鋼采用的是T軟化> T固 溶的熱處理機(jī)制，即將高溫軟化處理溫度定在1250°C?1300°C之間，將固溶處理溫度定在 1050?1150°C之間。這種溫度條件下的高溫軟化處理可使高溫?zé)彳埖拇箢w粒析出相固溶 到基體中，而后續(xù)的固溶處理則使M23C6保持固溶狀態(tài)的同時(shí)令部分Nb (C，N)彌散析出，析 出的Nb(C，N)阻礙晶界的運(yùn)動(dòng)，保證了更細(xì)小的奧氏體晶粒尺寸，在提高鋼的蠕變斷裂強(qiáng) 度的同時(shí)，使其具有更優(yōu)越的高溫抗蒸汽氧化性能。
[0005] 盡管與傳統(tǒng)材料相比，Super304H鋼在高溫強(qiáng)度和抗高溫蒸汽氧化性能上具有很 大優(yōu)勢(shì)，但經(jīng)過熔煉、熱軋穿孔形成的Super304H鋼毛管中通常會(huì)有大塊富鈮相析出。在不 當(dāng)?shù)母邷剀浕に囅?，大塊富鈮相難以充分溶解，這將導(dǎo)致隨后的固溶處理中Nb(C，N)彌 散析出的減少。減少的Nb(C，N)彌散析出將降低鈮對(duì)基體中游離C的均勻固定作用，導(dǎo)致 M23C6相的過多析出，使Super304H的晶間腐蝕敏感性大大增加。同時(shí)，相對(duì)復(fù)雜的加工工藝 難以保證析出相的相互配合，也會(huì)影響其晶間腐蝕性能。目前，國內(nèi)在建超超臨界機(jī)組發(fā)生 了多起Super304H鋼的過熱器和再熱器管因晶間腐蝕引起泄露或爆管的事故。
[0006] 由于Super304H鋼中上限高達(dá)0. 13%的碳含量加重了 M23CJft晶析出的可能程度， 解決Super304H晶間腐蝕的現(xiàn)有技術(shù)較多地通過采用降低C的含量來降低其晶間腐蝕的敏 感性。然而，這種方法是以犧牲Super304H鋼的高溫強(qiáng)度為代價(jià)的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的問題，就是提供一種降低Super304耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性 的方法，此方法通過優(yōu)化高溫軟化工藝，保證了固溶處理中Nb (C，N)的充分析出，提高基體 中銀對(duì)碳的固定作用，抑制M23C^K的析出，從而降低Super304H鋼的晶間腐蝕敏感性，減少 因晶間腐蝕導(dǎo)致的泄露或爆管事故，提高火力發(fā)電的安全性。
[0008] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 一種降低Super304耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法，其特征是包括以下步驟：
[0010] Sl :把一段Super304H鋼在電阻式熱處理爐中進(jìn)行均勻化固溶預(yù)處理得預(yù)處理試 樣；
[0011] S2:將Sl所得預(yù)處理試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，軟化溫度為 1250°C?1300°C之間，保溫20min?60min后進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0012] S3:將S2所得軟化試樣在電阻式熱處理爐中進(jìn)行固溶處理，并進(jìn)行水冷，得到軟 化+固溶試樣；
[0013] 所述的固溶預(yù)處理和固溶處理工藝均為在空氣中加熱1150°C X30min，然后水冷 至室溫。
[0014] 本實(shí)驗(yàn)所用的Super304H鋼為日本住友金屬生產(chǎn)，原始狀態(tài)為普通供貨態(tài)。
[0015] 本發(fā)明的原理是：由于各種析出相穩(wěn)定存在的溫度區(qū)間不同，采用合適的高溫軟 化溫度和保溫時(shí)間，可使大塊富鈮相充分溶解，以保證后續(xù)固溶處理中Nb (C，N)的充分析 出，發(fā)揮基體中銀對(duì)碳的固定作用，抑制仏3(：6相的析出，從而降低Super304H鋼的晶間腐蝕 敏感性。
[0016] 有益效果：本發(fā)明在不改變Super304H鋼化學(xué)成分的情況下，通過優(yōu)化高溫軟 化工藝，將Super304H鋼中的大塊富鈮相充分固溶到奧氏體基體中，以保證后續(xù)固溶處理 中Nb (C，N)的充分析出，充分發(fā)揮鈮對(duì)碳的固定作用，抑制M23Cf^的析出，從優(yōu)化加工工 藝的角度來改善Super304H鋼的析出相狀態(tài)，從而在不降低其高溫強(qiáng)度的前提下降低了 Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性，這樣既提高了 Super304H的耐晶間腐蝕性能，又可以 保證不降低其高溫強(qiáng)度，可大大減少因晶間腐蝕導(dǎo)致的泄露或爆管事故，提高火力發(fā)電的 安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是實(shí)施例1?6中預(yù)固溶處理試樣中富鈮相的掃描電子顯微鏡（SEM)形貌 圖；
[0018] 圖2是實(shí)施例5中軟化試樣中富鈮相的SEM形貌圖；
[0019] 圖3是實(shí)施例1?6中經(jīng)步驟（4)敏化處理后各實(shí)施例試樣的DL-EPR曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] SI :把一段Super304H鋼在電阻式熱處理爐中進(jìn)行均勻化固溶預(yù)處理，具體方式 為在空氣中以1150°C加熱30min，并進(jìn)行水冷；
[0023] S2 :將按照Sl所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1250°C加熱20min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0024] S3 :將按照S2所得到的軟化試樣在電阻式熱處理爐中進(jìn)行固溶處理，具體方式為 以1150°C加熱30min，并進(jìn)行水冷，得到軟化+固溶試樣；
[0025] S4 :將按照S3所得到的軟化+固溶試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行敏化處理，具 體方式為以650°C加熱2h，水冷，得到敏化試樣；
[0026] S5:用掃描電子顯微鏡觀察預(yù)固溶態(tài)試樣和軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用 定量金相軟件測(cè)得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的〇. 25%降低至0. 21 %;對(duì)敏化試樣進(jìn)行 DL-EPR測(cè)試，測(cè)得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33%降低至0. 95%。
[0027] 實(shí)施例2 :
[0028] SI:與實(shí)施例1相同；
[0029] S2 :將按照Sl所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1250°C加熱45min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0030] S3:與實(shí)施例1相同；
[0031] S4:與實(shí)施例1相同；
[0032] S5:用掃描電子顯微鏡觀察軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用定量金相軟件測(cè) 得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的0. 25%降低至0. 19%;對(duì)敏化試樣進(jìn)行DL-EPR測(cè)試，測(cè) 得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33%降低至0. 91%。
[0033] 實(shí)施例3 :
[0034] SI:與實(shí)施例1相同；
[0035] S2 :將按照Sl所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1250°C加熱60min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0036] S3:與實(shí)施例1相同；
[0037] S4:將與實(shí)施例1相同；
[0038] S5:用掃描電子顯微鏡觀察軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用定量金相軟件測(cè) 得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的0. 25%降低至0. 18%;對(duì)敏化試樣進(jìn)行DL-EPR測(cè)試，測(cè) 得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33 %降低至0. 80%。
[0039] 實(shí)施例4 :
[0040] SI:與實(shí)施例1相同；
[0041] S2 :將按照Sl所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1300°C加熱20min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0042] S3:與實(shí)施例1相同；
[0043] S4:與實(shí)施例1相同；
[0044] S5:用掃描電子顯微鏡觀察軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用定量金相軟件測(cè) 得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的0. 25%降低至0. 15%;對(duì)敏化試樣進(jìn)行DL-EPR測(cè)試，測(cè) 得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33%降低至0. 34%。
[0045] 實(shí)施例5 :
[0046] SI:與實(shí)施例1相同；
[0047] S2 :將按照SI所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1300°C加熱45min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0048] S3:與實(shí)施例1相同；
[0049] S4:與實(shí)施例1相同；
[0050] S5:用掃描電子顯微鏡觀察軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用定量金相軟件測(cè) 得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的0. 25%降低至0. 09%;對(duì)敏化試樣進(jìn)行DL-EPR測(cè)試，測(cè) 得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33 %降低至0. 27%。
[0051] 實(shí)施例6:
[0052] SI:與實(shí)施例1相同；
[0053] S2 :將按照Sl所得到的試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，具體方式為以 1300°C加熱60min，并進(jìn)行水冷，得到軟化試樣；
[0054] S3:與實(shí)施例1相同；
[0055] S4:與實(shí)施例1相同；
[0056] S5:用掃描電子顯微鏡觀察軟化試樣中富鈮相的析出狀態(tài)，并用定量金相軟件測(cè) 得富鈮相的面積百分?jǐn)?shù)從固溶態(tài)的0. 25%降低至0. 08%;對(duì)敏化試樣進(jìn)行DL-EPR測(cè)試，測(cè) 得其晶間腐蝕敏感度從固溶狀態(tài)的1. 33 %降低至0. 26%。
[0057] 表1是實(shí)施例1?6中各軟化試樣中富鈮相的金相定量結(jié)果和各敏化試樣晶間腐 蝕敏感度測(cè)試結(jié)果的匯總表。
[0058] 表 1
[0059]

【權(quán)利要求】
1. 一種降低Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法，其特征是包括以下步驟： 51 :把一段Super304H鋼在電阻式熱處理爐中進(jìn)行均勻化固溶預(yù)處理得預(yù)處理試樣； 52 :將S1所得預(yù)處理試樣放入電阻式熱處理爐中進(jìn)行軟化處理，軟化溫度為1250°C? 1300°C之間，保溫20min?60min后進(jìn)行水冷，得到軟化試樣； 53 :將S2所得軟化試樣在電阻式熱處理爐中進(jìn)行固溶處理，并進(jìn)行水冷，得到軟化+固 溶試樣； 所述的固溶預(yù)處理和固溶處理工藝均為在空氣中加熱1150°C X30min，然后水冷至室 溫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低Super304H耐熱鋼的晶間腐蝕敏感性的方法，其特征是： 所述步驟S2的軟化溫度為1300°C，保溫45min ;所述步驟S4的敏化處理為以650°C加熱2h。
【文檔編號(hào)】C21D1/32GK104451074SQ201410782833
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】王偉, 謝飛, 鐘萬里, 李文勝, 林介東, 聶銘, 高巖 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 華南理工大學(xué)