1Cr18Ni9Ti不锈钢管替代AISI347(0Cr18Ni11Nb)不锈钢管可行性研究

2021-08-02 08:41:24

在常用的奥氏体不锈钢中，可选择AISI347不锈钢管（国内牌号0Cr18Ni11Nb）作为烟气管道材料的替代材料。

AISI347是一种耐热性非常好的不锈钢，考虑到强度因素，AISI347通过使347不锈钢管高于原材料，在高温下具有很高的耐久性和抗蠕变性。 347不锈钢管优异的热强度主要是通过形成非常细小且分散的碳化物（主要是NbC）来实现的。碳化铌在高温下非常稳定，不会转变为 相。同时，没有Ti和Ni含量增加到11%，两者都形成。相的趋势降低。通过在铁基合金中含有0.5%的Nb，可以获得弥散强化效果。铌因其良好的热强度，被广泛用于高合金耐热钢和高温合金。在焊接方面，347不锈钢管材可以用E309Nb焊条焊接，因此焊缝中还含有稳定元素Nb，形成相的倾向较低。

对于AISI347不锈钢管来说，高温时效析出相主要是碳化物（主要是CrC6），如果时间足够长，也可能析出相，但数量很少。低温老化时可沉降的泥沙量高，泥沙多，但同时达到这个最大泥沙量需要很长时间。反之，高温时效时，析出速度快，但时间长了析出量不多。由于铌是一种形成钢碳化物和氮化物的元素，添加了一定量，当不锈钢缓慢冷却或保持在700C 左右时，NbC 优先与碳一起生成在钢中，以抑制碳化铬的析出。该材料的结构具有良好的热稳定性。表4.2给出了几种300系列不锈钢管中容易形成相的温度和析出的上限。耐热不锈钢管。

需要说明的是，表4.2中相最容易形成的温度仅表示在该温度下达到相析出的时间最短，但在经过一段时间后的析出量方面并不是最大的。很久。 -term Aging. 与碳化和材料形成的类似特性相同。而且可以确定，相经过长期时效后的最析出温度应该低于这个最容易形成的温度。以347不锈钢管为例，最易形成相的温度为593，长期时效后相析出最多的温度应低于此温度。另外，由表可知，347不锈钢管中相析出物的上限温度为704，接近烟气管道的运行温度。因此，347不锈钢管如果在700长期使用，可能会析出相，但析出量非常有限，不足以显着降低塑性和韧性。 347 耐热性很少见，钢在高温下使用时，会因相析出而发生材料失效。根据等效铬理论，Ti和Nb均得到促进。它是相形成的一个因素，但Ti容易促进。对于相形成，Ti 的模量为2.44，Nb 的模量为1.7。另外，347材料碳含量低，析出碳化物相对减少，347材料Ni含量高，相析出倾向低。 347不锈钢管的耐久性强度高于1Cr18Ni9Ti不锈钢管，抗蠕变性优良。本次失效分析中，没有发现蠕动变现现象，但在高应力下仍有可能发生，因此需要预防。

基于以上考虑，理论上可以用347不锈钢管代替1Cr18Ni9Ti不锈钢管。作为参考，347不锈钢管的价格与1Cr18Ni9Ti相近，更换时不会有过高的成本增加。

下一章研究了347不锈钢管在700长期时效和相析出引起的组织变化。将1Cr18Ni9Ti不锈钢管换成700的347材质，在700下长时间加热，及时取出试件，检查金属组织的变化，测量力学性能和冲击功的变化。