十二 TP347HFG钢管
1 简介
TP347HFG是与TP347H成分相同、而加工制造、处理工艺不同的铬镍铌奥氏体不锈钢。日本住友是针对TP347H存在的两个问题（一是TP347H的烟汽侧在热循环作用下会产生氧化层剥落、进而在弯管处产生阻塞导致过热和失效；二是剥落的氧化物会被带入汽轮机，使汽轮机产生严重的侵蚀）进行了改进：利用微细的铌碳化物（NbC）的溶解和沉淀机理，采用新的、较高的固溶处理温度的热处理工艺使得TP347H的晶粒大大地细化。室温、高温力学性能与TP347H基本相同。由于该钢是用铌稳定的奥氏体钢，且晶粒明显细化，持久强度比ASME规范的规定值高约20%，焊接性能、疲劳性能大大优于常规的TP347H钢管，且具有较好的抗晶间腐蚀性能、良好的组织稳定性和更优异的抗氧化及剥离性能，此外还具有良好的弯管性能；其综合性能明显优于TP347H。高温耐蚀性在18-8不锈钢中是最好的。近年该钢已经由ASME code case 2159批准确认，列入ASME SA213，定名为TP347HFG。
2 用途
TP347HFG钢管与TP347H一样，主要用于制造超（超）临界压力参数的大型发电锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等；但对于承压部件，其最高工作温度应可更高；由于其综合性能大大优于TP347H，将来应能得到广泛应用。该钢1989年就用于日本（Chubu Electric Power Co.'s Kawagoe Power Staion的1、2号第一台700MW、22.7MPa、566/566/566℃的超超临界锅炉的过热器和再热器材料。
3 技术要求及试验数据
3.1 化学成分（%）
|
规范
|
C
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
|
ASME code case 2159
|
0.06-0.10
|
≤2.00
|
≤0.75
|
≤0.040
|
≤0.030
|
17-20.0
|
9.0-13.00
|
注1：铌和钽含量之和不应少于碳含量的8倍，且不大于1.0%
3.2 金相组织
TP347HFG钢管的供货状态为固溶处理。需经三道工序：一是初始固溶处理（此固溶处理温度要比最终固溶处理温度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃温度下进行最终固溶处理。三道工序后，金相组织应为单一的过饱和奥氏体组织，晶粒度应为7-10级。
3.3 力学性能
室温力学性能
|
规范
|
拉伸性能（纵向）
|
硬度HRB（HB）
|
|
σs(MPa)
|
σb(MPa)
|
δ(%)
|
|
ASME code case 2159
|
≥205
|
≥550
|
≥35
|
≤90（192）
|
注1： ASME试样，标距50mm（对纵条试验壁厚小于8mm，每减小0.8mm时，从基本最小伸长率可减小的百分值为1.5%）。
3.4 持久强度σ （MPa）
|
规范
|
600℃
|
621℃
|
640℃
|
650℃
|
677℃
|
700℃
|
732℃
|
|
ASME code case 2159
|
131.1
|
129.5
|
109.3
|
98
|
75.1
|
58.4
|
41
|
3.5 许用应力σ（MPa）
|
温度℃
|
525
|
550
|
575
|
600
|
625
|
650
|
675
|
700
|
732
|
|
ASME code case 2159
|
90.7
|
89.9
|
89.1
|
87.8
|
83.9
|
66.2
|
51.5
|
39.1
|
27.5
|
3.6 抗氧化性及抗腐蚀性能
细晶粒的该钢在650、700℃蒸汽抗氧化试验表明：其蒸汽抗氧化性大大优于常规的TP347H钢管，且晶粒越小，抗氧化性越好；相同条件下的氧化腐蚀深度约为后者的一半。
该钢在煤灰环境（温度650℃，气氛为1%的SO2+5%的O2+15%的CO2+balN2）条件下，以合成灰（1.5mol的K2SO4+1.5mol的Na2SO4+1.0mol的Fe2O3））的高温耐腐蚀抗力试验结果证实：其高温耐腐蚀抗力等于或优于常规的TP347H钢管，且晶粒越小，高温耐腐蚀抗力越好。
4 工艺资料
4.1 热处理
TP347HFG钢管的供货状态为固溶处理。需经三道工序：一是初始固溶处理（此固溶处理温度要比最终固溶处理温度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃温度下进行最终固溶处理。
4.2 焊接
由于该钢晶粒细化，其焊接性能优于常规的TP347H。热裂敏感性试验证实：与常规的TP347H相比，其发生的开裂少、开裂的可能性小得多。
4.2.1 同种钢焊接
可采用手工、自动和半自动的气体保护钨极电弧焊（GTAW）或药皮焊条电弧焊（SMAW）；对GTAW，相应的焊材（填充金属）为TASETO TG347（由Nippon oil & Fats Co., Ltd制造提供）或ER347（AWS）； 对SMAW，相应的焊材（填充金属）为TASETO RNY347或E347（AWS）。施焊时，控制层间温度不超过150℃。焊后可采用1170-1200℃、15-30分钟的焊后热处理，但若能对焊接热影响区的氯离子侵蚀问题采取适当的保护措施，则可不进行焊后热处理 。
4.2.2 异种钢焊接
A）与T91，填充材料ERNiCr-3、不预热/层温（最低250℃）和焊后热处理（700-730℃）；
B）与T22，焊接材料ERNiCr-3、不预热/层温（最低250℃）和焊后热处理（700-730℃）或不用焊后热处理。
4.3 弯管
4.3.1 冷弯
该钢冷变形后对持久强度有影响。故对弯心半径不大于2.5DR的弯曲变形（或虽弯曲半径达到10DR，但若产生较大的残余拉伸应力）后，所有管子均应进行弯后固溶处理，工艺与焊后热处理相同；如果不能对氯离子侵蚀问题采取适当的保护措施，则所有弯管均要进行处理 。
4.3.2 热弯
除非热加工温度控制在1170-1200℃，否则须进行重新固溶处理，以恢复其正常的持久强度性能。
