SA-213TP347HFG无缝钢管

        对于超超临界机组的需求TP347HFG钢无缝钢管不同于传统TP347H,对于传统的TP347H而言，其成材工艺一般采用热轧穿孔后进行轧制变形再固溶处理即可，最终其晶粒度在4~7级晶粒大小。与之不同的是TP347HFG钢无缝钢管采用了1250℃以上软化后再进行二次固溶处理的热处理机制，生产工艺将高温软化温度保持1250℃以上，由于在热轧穿孔过程中会产生粗大的铌碳氮化物，采用高温软化工艺可以将Nb（C/N）进一步固溶到基体中；高温软化后的钢管进行轧制变形获得所需规格产品的同时使得晶粒得到细化，最后为获得理想的晶粒我们需要进行二次固溶处理，可以使晶粒回复到7~10级晶粒大小，二次固溶不仅可以将M₂₃C₆充分固溶于基体中，而且可以使一次固溶处理时被固溶的Nb，将会以Nb（C/N）相的形式再次析出，Nb碳氮化物的存在不仅可以钉轧晶界又可以细化晶粒，Nb的大量析出一定程度上可以达到固C的作用，从而抑制M₂₃C₆析出，进而提高TP347HFG钢抗晶间腐蚀性能。

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（%）

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

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）

3.5 许用应力σ（MPa）

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。