超級鐵素體不銹鋼管作為冷卻管的可行性分析
目前,多數新建電廠及改造項目的凝汽器換熱管都使用了不銹鋼材質,隨著不銹鋼需用大大增加,而不銹鋼需要大量的鎳,由于鎳資源嚴重缺乏,不銹鋼價格大漲。而超級鐵素體不銹鋼因為不含鎳,與奧氏體不銹鋼相比,其成本更低,已經成為凝汽器冷卻管的新選擇。超級鐵素體不銹鋼具有耐蝕性。超級鐵素體不銹鋼的抗腐蝕性能依賴于其組織結構和化學成分(表1)。該材料具有的體心立方點陣晶面容易滑移,易形成網狀位錯結構,從而不易生成線狀的蝕溝,所以難以造成穿晶破裂。還由于它容易發生交叉滑移,而不致造成粗大的滑移臺階。該材料降低碳和氮含量,添加穩定化和焊縫金屬韌化元素,含鉻在27%左右,同時含有3%以上的鉬,鉻鉬含量越高,鋼的耐點蝕能力越強。鉬使鋼表面形成富鉬的氧化膜,這種含有鉻鉬元素的氧化膜,具有很高的穩定性,不但在許多非氧化性強腐蝕介質中很難被溶解,而且能有效地抑制氯離子引起的點腐蝕。另外該材料中加入了碳化物形成元素鈦和鈮,有效地抑制了晶間腐蝕傾向1概述在電站機組中,凝汽器換熱管的選擇,對凝汽器投資總額和運行維修費用的影響較大。現從超級鐵素體不銹鋼的成分、耐蝕性、物理和力學性能等方面的指標,分析超級鐵素體不銹鋼管相對于普通奧氏體不銹鋼管和鈦管所具有的優勢,以及預測超級鐵素體不銹鋼管在凝汽器換熱管市場中的發展趨勢。2換熱管材質成分鋼材牌號為S44660的超級鐵素體不銹鋼管的特點是Cr,Mo元素的含量較高,并用Ti,Nb作為穩定化元素,材料的組織結構具有強度高,延性佳,且加工硬化率低等特性。這種牌號的鋼材成份見表1。普通鐵素體不銹鋼管材料中,如TP439,含Cr量為17.00%~19.00%,含Ni量為≤0.05%,僅作為殘余元素考慮。均比超級鐵素體不銹鋼中Cr、Ni的含量低。增加Cr含量,能適當增加材料的強度,而添加Ni能降低塑—脆性轉變溫度(DBT),使該合金在較大的溫度范圍內具有更良好的塑性。且其間隙元素C,N含量低,使其DBT比同類不含Ni的同類鐵素體鋼低,Ni還改善1鐵素體不銹鋼的主要缺陷鐵素體不銹鋼是一種節鎳鋼,強度高,冷加工硬化傾向較低,導熱系數為奧氏體不銹鋼的130%～150%,線膨脹系數僅為Cr-N i奧氏體不銹鋼的60%～70%。雖然有上述優點,但與奧氏體不銹鋼相比,其用途有限,產量也較低,這主要是因為鐵素體不銹鋼,特別是Cr16%的鐵素體不銹鋼存在一些缺點和不足。1.1室溫脆性和裂紋敏感性高鐵素體不銹鋼的室溫、低溫塑性差,缺口敏感性高,對晶間腐蝕比較敏感,而且這些缺點隨鐵素體不銹鋼截面尺寸的增加,冷卻速度的變慢和焊接的熱影響而更加強烈地顯示出來。鐵素體不銹鋼性能上的幾乎所有缺點都與鋼中的碳、氮有關犤1犦。隨碳、氮含量的增加,鐵素體不銹鋼的沖擊韌性下降,脆性轉變溫度明顯上移,尤其是當鋼中鉻含量高于15%～18%時更為明顯。鋼的缺口敏感性,冷卻速度效應和尺寸效應也隨鋼中碳、氮量的增加而顯著增強。鋼中氧含量也有類似影響,隨氧含量的提高,鐵素體不銹鋼的脆性轉變溫度升高
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