十四 15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）钢管
1 简介
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、15NiCuMoNb5、或称WB36）是德国在30年代开发的细晶粒、高强度、可焊性好的耐高温、高压结构钢。该钢采用加入Ni-Cu-Mo-Nb等几种合金元素，进行合理搭配的合金化，不仅大大提高了钢的高温强度及使用温度，而且该钢还具有良好的综合机械性能、热加工性和可焊性。现在欧洲的VALLOUREC & MANNESMANN公司、日本住友金属生产这种低合金钢管，此外德国的蒂森还生产此种钢号的钢板。此钢在相应的钢厂称为WB36或DIWA 373。其先后列入欧洲VdTUV 377/2法规和EN 10216-2标准，牌号分别为15NiCuMoNb5和15NiCuMoNb5-6-4。此钢不仅可用于钢板、钢管、还可用作锻件，尤其是大口径无缝管应用更为广泛。
2 用途
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）钢管综合性能良好，可广泛用于超临界机组中的汽包、汽水分离器、制造工作温度为400℃的水冷壁集箱、蒸汽发生器等部件，管壁温度为500℃的承压管道，以及核电设备等高温、高压部件。例如，60年代西德开始把此钢用于蒸汽发生器的高压和沸水区域，也用作为汽包和给水系统的材料。近年来，我国上海石洞口第二发电厂600MW超临界机组水冷壁集箱、蒸汽发生器、对流管等部件也用了此钢，其使用温度为465℃，最高使用压力为31.2MPa。由于DIWA 373（WB36）的强度等级高于20G和SA106C，采用此钢将使钢管壁厚明显减薄、材料用量大大减少，具有良好的经济效益。故可以预见，该钢在我国的应用前景相当看好。
3 技术要求及试验数据
3.1 化学成分（熔炼分析%）
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规范
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C
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Mn
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Si
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P
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S
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Cr
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Cu
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Mo
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Ni
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Nb
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N
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Al
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EN 10216-2
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0.10-0.17
|
0.80-1.20
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0.25-0.50
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≤0.030
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≤0.025
|
≤0.30
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0.50-0.80
|
0.25-0.50
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1.00-1.30
|
0.015-0.045
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≤0.05
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VdTUV
377/2
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0.10-0.17
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0.80-1.20
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0.25-0.50
|
≤0.030
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≤0.025
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≤0.30
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0.50-0.80
|
0.25-0.50
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1.00-1.30
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0.015-0.045
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≤0.02
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≤0.05
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试制技术协议
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0.10-0.17
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0.80-1.20
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0.25-0.50
|
≤0.030
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≤0.030
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≤0.30
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0.50-0.80
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0.25-0.50
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1.00-1.30
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0.015-0.045
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≤0.02
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≤0.05
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试制技术协议：是东锅与成都无缝钢管厂签订的94-002 WB36大口径无缝合金管国产化试制协议
3.2 金相组织
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）钢的供货状态为正火（淬火）+回火。经正火+回火的最终热处理后，金相组织为贝氏体+铁素体+索氏体或贝氏体+少量铁素体。
3.3 力学性能
室温力学性能
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规范
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拉伸性能（纵向）
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纵向AKv
（0℃）（J）
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σs(MPa)
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σb(MPa)
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δ(%)
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EN 10216-2
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≥[440]
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[610-780]
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≥[19]
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[27]（20℃、横向）
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VdTUV
377/2
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≥430
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580-740
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≥18
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31
|
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≥[430]
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[580-740]
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≥[20]
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[39]
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试制技术协议
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≥[440]
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[610-780]
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≥[17]
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[35]（室温）
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国内实测值
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[565-600]
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[710-730]
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[27-29]
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[186-202]（室温）
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注1：[ ]括号内的数据为正火+回火的数据、其余数据为淬火+回火后的数值。
注2：表中的延伸率数据均按不同的标准规定的试样测得。国内采用5.65 （Fo是指试样的有效横截面积）。以下各温度中的延伸率与此相同。
3.4 持久强度σ （MPa）
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规范
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400℃
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420℃
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440℃
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460℃
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480℃
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490℃
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500℃
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EN 10216-2
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373
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325
|
273
|
210
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139
|
104
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69
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VdTUV
377/2
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373
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325
|
273
|
210
|
139
|
104
|
69
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3.5 许用应力σ（MPa）
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规范
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400℃
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420℃
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440℃
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460℃
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480℃
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490℃
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500℃
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VdTUV
377/2
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|
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93
|
70
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46
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注：V&M没有直接的数据，是由持久强度转换而来
4 工艺资料
4.1 热处理
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正火或淬火
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回火
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去应力热处理
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900-980℃空冷
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580-640℃空冷
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550-600℃空冷
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880-930℃油或水冷
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620-700℃空冷
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去应力处理的温度应比实际的回火温度低30℃。
工件的加热应进行得完全、透彻。当工件加热至淬火温度保温时间为壁厚每毫米1分钟/（壁厚小于20毫米，至少保温20分钟）。回火和去应力处理保温时间按壁厚每毫米2分钟计算，最少不得少于30分钟。
4.2 焊接
该钢有良好的焊接性能。手工焊焊条L-80（AWS-E11016G），钨极氩弧焊焊丝用SMH-80（AWS-E110S）或相应的国产焊接材料。为避免焊接裂纹产生，焊前要进行预热（温度为150-200℃）。焊后进行去应力处理。
国产试制的WB36具有良好的可焊性。其冷裂纹敏感性较大，但预热150℃就可防止冷裂纹产生，对再热裂纹不敏感。采用焊条手工电弧焊CHE607NI打底H10Mn2NiMoA/H08Mn2MoA焊丝配SJ101焊剂埋弧自动焊焊满，经530-600℃焊后热处理具有良好的性能，可以满足制造要求 。
4.3 冷热加工
锻造、镦粗的温度范围为850-1050℃，热成型后须进行淬火+回火处理。
冷加工性能良好，冷加工会带来一定量的变形量（如外侧金属纤维延伸5%或更多），一般应进行去应力热处理。其机械加工性能亦较好。
