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    不銹鋼管的國產化問題提出了一些建議

    2018-12-31   來源:   點擊數:31次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中華不銹鋼網營管部獲悉:隨著發電機組中鍋爐壓力的提高,水的飽和溫度也相應提高,汽化潛熱相應減少,飽和水及飽和蒸汽的比重差也隨之減少。
      
      當壓力達到22.12MPa時,汽化潛熱等于零,汽水比重差也定于零。水在這個壓力下,加熱至374*C時即被全部汽化。這個壓力就稱為臨界壓力。典型的超臨界火電機組鍋爐蒸汽參數一般為23. ~26.54MPa、538C~543C/538C~566C以上。超臨界火電機組具有顯著的節能和改善環境的效果。而材料技術的進步與發展,是發展超臨界機組的關鍵技術之為適應火力發電機組向超臨界的發展,提高材料的高溫性能,特別是奧氏體不銹鋼管的高溫性能,近20多年來,美、日、歐等發達國家在開發電站新材料技術方面進行了大量的試驗研究,其中以提高奧氏體不銹鋼管的高溫蠕變斷裂強度、高溫強度、抗蒸汽氧化、抗煙氣腐蝕性、適用性和經濟性等為研究方向,充分利用多元復合強化原理,研究開發了一批性能優異的新型奧氏體不銹鋼鋼種,用這些新型材料制成的鍋爐鋼管,已經作為主力鋼種,被廣應用于超臨界火電機組的鍋爐上。
      
      1奧氏體不銹鋼發展現狀1.1鍋爐行業的發展現狀超臨界火電機組,已經在全世界工業化國家廣泛采用。美蘇兩國在上世紀50、60年代,就已經開始試驗制造并投運了一些超臨界火電機組,但是由于受當時材料科學水平的限制,這些機組投入運行后,事故多、效率低、經濟性差。日本、德國等也在上世紀60、70年代,啟動了自己的超臨界火電機組發展計劃,但同樣受材料的制約,超臨界參數都定的較低。各國在發展超臨界機組時,無不把材料的研制放在十分重要的地位。經過近30年的試驗、制造和運行經驗,特別是上世紀90年代,材料科學取得突破,一大批新型材料的研究開發與應用,使得超臨界機組技術已經日趨成熟。尤其是日本,依靠引進、消化、仿制、創新的技術路線,并依托國內強大的鋼鐵工業提供高質量的材料,超臨界火電機組發展順利,成為世界上發展超臨界機組最成功、最先進的國家。
      
      上世紀80年代以來,我國已經有了成批生產亞臨界機組的成功經驗。從我國實際國情出發,發展更高蒸汽參數的大型超臨界火電機組,是節約能源、改善環保狀況的最現實有效的途徑,所以發展超臨界機組是歷史的必然。上世紀90年代,我國首次引進石洞口二電廠兩臺600MW超臨界機組,經過十幾年的引進、嫁接、消化吸收,優化等,國內一些主要發電設備制造廠都已經掌握了超臨界機組的主要技術并形成了批量生產大致相當世界先進水平的超臨界機組的規模。
      
      中華不銹鋼網營管部獲悉:火電機組參數的提高與發展,主要取決于火電機組鍋爐蒸汽參數的提高和鍋爐用材料技術的發展。
      
      1.2鍋爐行業對奧氏體不銹鋼管的需求火電機組三大主機之一的鍋爐中的過熱器與再熱器部件,是承受工作環境最為惡劣的受熱部件,面臨高溫高壓水蒸汽氧化、高溫煙氣中煤粉顆粒的腐蝕,所以也是對材料要求最高的部件。在選用材料上,既要考慮材料的高溫性能,又要考慮材料的工藝性和綜合經濟性。
      
      過熱器與再熱器所用的管子材料,其蠕變強度必須足夠高,在其運行的壓力與溫度范圍內,有充足的安全裕度,同時還要考慮管子對蒸氣側和煙氣側的抗氧化與抗腐蝕的要求。當鍋爐內熱交換管的金屬溫度在620 *C以上時,一般選用奧氏體不銹鋼管。奧氏體不銹鋼管主要應用在過熱器/再熱器管的出口段。
      
      在這一管段,除了蠕變強度外,抗蒸汽氧化和煙氣腐蝕成為重要考慮的因素。
      
      近20多年來,美、日、歐等發達國家研制的一批新型奧氏體不銹鋼管,具有較高的高溫強度,抗氧化耐腐蝕性能優異,組織穩定性好,同時還具有較好的加工性和可焊性,有一些已經獲得ASME規范認可,也較符合鍋爐行業使用材料的習慣,且大多經過研究開發,獲得了廣泛應甩商業化良好,可以滿足超臨界火電機組鍋爐的發展和過熱器、再熱器部件的需要。
      
      隨著我國國民經濟飛速發展,對電力的需求也迅速增長,因此火電機組,特別是超臨界火電機組的裝機總量,每年都在增加。作為火電機組三大主機之一年將達到6 000萬kW以上。生產能力的提高,伴隨著對鍋爐材料的質量和需求量的提高。國內鍋爐制造廠對生產鍋爐的主要材料鍋爐鋼管的需求量,明年預計將達到30到40萬t,其中奧氏體不銹鋼管的需求量將在2萬t左右。
      
      1.3新型奧氏體不銹鋼管的最新發展國外美、日、歐等發達國家研制的用于超臨界火電機組鍋爐上的新型奧氏體不銹鋼,按其成分和ASME標準習慣,主要分為18%Cr、20%~25%Cr兩大系列。
      
      這些材料的鋼管曾在一般高溫蒸汽下被廣泛的使用,尤其是TP304H使用的最為普遍,但其容易敏化的缺點,使其在火電機組鍋爐上的進一步應用受到了限制。
      
      奧氏體不銹鋼經填加微量元素鈮(Nb)作為穩定劑,降低了敏化現象,具有良好的蠕變強度、抗蒸汽氧化、耐煙氣腐蝕性能。這種材料的鋼管具有較好的可加工性和可焊接性,但是熱塑性遠低于其它300系列的不銹鋼。目前在亞臨界和超臨界發電機組鍋爐上已經廣泛被使用。
      
      在TP347H的基礎上,通過熱處理使晶粒細化到8級以上,大大提高了抗蒸汽氧化能力,對提高過熱器管的穩定性起到了重要的作用,在許多超臨界機組上得到了大量應用。已經獲得ASME規范Code-Case2159認可。
      
      的一種新型經濟型奧氏體不銹鋼,已經獲得ASME規范CodeCase2328認可。其制作的鍋爐鋼管,高溫下的蠕變斷裂強度高于TP347H約20%.該鋼由于細晶粒而抗氧化性能優異,組織穩定性好,可焊性優于TP347H,并且經濟性很高。可用于650C以上過熱器、再熱器部件,是超臨界機組鍋爐的主要候選材料。
      
      的鍋爐今年糨產能力筐達到了4盟萬kWAishin不墨鋼的蒸汽汽氧化層s健大的影響/MMi,氧bookmark1高溫過熱器、再熱器由于鋼管內的蒸汽氧化而生成蒸汽氧化層。隨著熱應力的作用,導致氧化層剝離,堆積在管子的彎曲部位,會使管子發生過熱而爆管,剝離層也會造成汽輪機翅片的損傷。Cr含量對化層生成越慢。20%~ 25%系列鋼和高高Ni鋼,蠕變強度高,抗蒸汽氧化性能好,但是價格過高限制了其使用。新近開發的20%~25%Cr系列鋼,通過奧氏體穩定元素N、Cu等取代Ni來降低成本其制作的鋼管,不但具有優異的抗蒸汽氧化性能和耐煙氣腐蝕性能,并且還具有相對低廉的成本。
      
      改進的由Nb和N強化的TP310.鋼管具有較高的高溫強度和耐腐蝕性能,較好的加工性和可焊性,特別是具有極其優異的抗蒸汽氧化性。已經獲得ASME規范CodeCase2115認可。可作為超臨界機組鍋爐的主要候選材料。
      
      ~25%Cr系列鋼,通過奧氏體穩定元素N、Cu等取代Ni來降低成本具有優異的高溫性能和相對低廉的成本。
      
      1.3.3新型奧氏體不銹鋼管性能比較超臨界鍋爐用奧氏體不銹鋼管(已獲ASME法規批準)性能比較,見表1所示。
      
      表1超臨界鍋爐用奧氏體不銹鋼管性能比較材料常溫機械性能ASME規范許用應力MPa最高使類型系列牌號抗拉強度/MPa屈服強度/MPa用溫度奧氏體鋼一前所述,鍋爐爐行業的發展帶來了對高性能奧氏Shinf充分的體現出1.4我國奧氏體不銹鋼管現狀建國以來,我國電站總裝機容量快速增長,這是與我國電站用鋼的發展有著密切的關系的。我國電站機組參數從中壓、高壓、超高壓、達到國際普遍采用的亞臨界,都是與材料研制分不開的。我國已經有了成批生產亞臨界機組的成功經驗,不但從國外引進鋼種,熟悉并改進工藝,有了自己的性能數據,而且還有若干自行研制的具有特色的鋼種(如鋼102等),并曾建立了完整的具有我國特色和自主知識產權的亞臨界鍋爐用鋼系列。
      
      中華不銹鋼網營管部獲悉:超臨界機組的發展,材料是關鍵之一。隨著目前進口的一批超臨界機組陸續投運,國內批量制造生產超臨界機組的開始,有關部門應立即著手進行超臨界機組材料的引進、消化、吸收和研制生產等工作。
      
      鍋爐中的過熱器、再熱器高溫段材料,只能由奧氏體不銹鋼管來承擔。多年以來,我國用于鍋爐的奧氏體不銹鋼管的生產,一直是比較薄弱的環節。產品品種少、質量低,國家及行業制訂的有關產品標準目的不明確,根本不能適用于鍋爐,特別是較高參數的鍋爐上使用。國內主要鍋爐制造廠對國產的不銹鋼管,基本持否定態度。代之以全部進口,來解決較高參數的電站鍋爐對奧氏體不銹鋼管的需求量。
      
      2大力發展國產奧氏體不銹鋼管體不銹鋼管的需求量的大幅增長,每年要花費大量的外匯進口來解決問題。而現階段國內對高性能奧氏體不銹鋼鍋爐鋼管的生產幾乎還是空白。要解決好以上矛盾,迎接新技術的挑戰,發展我國特色的超臨界火電機組鍋爐用鋼系列,創造良好的社會效益和經濟效益,應該重視并做好以下幾方面的工作:2.1制修訂有關產品標準目前有關鍋爐用的奧氏體不銹鋼管的標準主要有兩個,即GB5310―95高壓鍋爐用無縫鋼管和GbZt13296-91鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管。
      
      GB5310―95高壓鍋爐用無縫鋼管中列入了兩個奧氏體不銹鋼管牌號,它們是1Cr18Ni9和1Cr18Ni11Nb相當于美國ASMESA213中的TP304和TP347級別。TP304容易被敏化的缺點,已經逐漸被鍋爐行業排除出主力鋼種之列。在SA213標準中,有TP347、TP347H和TP347HFG等多個級別,它們使用的條件不一樣,而GB5310熱交換器用鋼管、冷凝器管等用于電站輔機或其它壓力容器行業,GB/T13296―91鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管,從其名稱和內容上看,均不是鍋爐用奧氏體不銹鋼管的專門標準,本標準中的一部分材料牌號僅僅提到適用于鍋爐過熱器鋼管,而有關鍋爐用奧氏體不銹鋼管的生產、工藝、檢驗、性能等特點沒因此上述兩個涉及鍋爐用的奧氏體不銹鋼管的標準,對鍋爐行業來說,已經很不適用,技術指標也達不到鍋爐行業的要求。
      
      產品質量水平的高低是由產品標準的水平來衡量的,產品標準是衡量產品質量的技術依據。標準的水平標志著國家的技術實力,標志著社會的前進步伐。我們應該根據國內外市場的需求,完善產品標準體系,并根據不斷變化的市場要求,重視標準化工作,實現產品精品化,提高產品市場競爭力。通過制修訂和等效采用國際標準,增強我們國家標準與國際、國外標準的通用性、一致性和協調性,同時也對我們國家標準從體系到結構和內容等方面的改革和提高有著極重要的意義。
      
      目前,國內很多企業已不斷改進設備、引進技術生產出等同于ASME規范的材料,質量和水平不斷提高,我們適時修訂國家標準,來補充完善適合鍋爐行業使用的新型奧氏體不銹鋼材料,不僅滿足我國火力發電鍋爐機組用戶的需求,而且對提高產品質量和促進鍋爐用鋼管材料國產化起到很重要的作用。GB/T13296― 91鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管強制性國家標準將于2004年修訂完成;GB5310― 96高壓鍋爐用無縫鋼管強制性國家標準已列入2004年標準制修訂計劃,預計將于2005年完成修訂。
      
      2.2提高冶金水平和開展科技創新經過幾十年的努力,我國的冶金水平有了長足的進步。國內一些主要鋼鐵企業,不僅能生產高質量的中下游產品,還能生產具有國際水平的高端、高附加值的產品。寶山鋼鐵公司、天津鋼管有限公司等,完全能夠生產出適用于鍋爐行業的高性能的奧氏體不銹鋼管。要充分發揮產品標準(或技術協議)在市場中的導向作用,要求生產廠圍繞產品標準,制定試制方案和工藝技術操作要點,以生產出用戶滿意的產品。
      
      除此之外,還要引進、吸取國外開發新型鋼種的先進經驗,特別是日本鋼鐵行業的經驗,開展科技創新,開發出體現和維護我們國家的利益,尤其能充分反映我國資源、工藝與技術等方面的特殊要求,適合我國特點和擁有自主知識產權的鋼種,確立我國自己的超臨界火電機組鍋爐用鋼系列。
      
      除因粘結引起切削過程中出現撕扯而:使加工表面質量惡化外,由于不銹鋼的膨脹系數大,(一般碳鋼線膨脹系數a=(10.6~12xlOV1,而奧氏體鋼起整個零件的不均勻性膨脹,引起尺寸變化較大。精度高的零件,往往難以控制。
      
      1.2用熱處理改善不銹鋼的可切削性對馬氏體不銹鋼在鍛造后,需退火以降低硬度改善可切削性。在沖壓后也需進行退火,以消除硬化,提高塑性,便于進一步加工。
      
      對于含碳化相的奧氏體合金,淬火使可切削性惡化,含碳愈多,惡化愈甚。為獲得單相奧氏體組織,提高耐蝕性,可在110尤左右加熱使所有碳化物都溶人奧氏體,然后水淬快冷至室溫,即獲得單相奧氏體組織。這種處理稱為固溶處理。它與一般鋼淬火不同,其目的是提高耐蝕性同時,改善切削性能。
      
      雙相不銹鋼通常采用lOOd-llOOt淬火后,可獲得鐵素體及奧氏體組織,由于奧氏體組織存在,降低了高鉻鐵素體的脆性提高了可焊性、初性,降低晶粒長大傾向。
      
      除采用組織變化進行退火改善可切削性外,現還采用“高溫切削”工藝。因為在不銹鋼加熱到700T時,彈性模數E及6b、6s、》l;數值最小,可切削性好。因此高溫切削大大提高生產率(此溫度較難控制)。
      
      1.3用加入物改善不銹鋼可切削性不銹鋼中加人易切削元素,可以使切削阻力小和容易斷屑,可以改善工件表面質量。可切削性能顯著改善。
      
      加人易切削元素不銹鋼稱為易切削不銹鋼,一般加人元素有S、Se、Pb等及鉛、鉍、銀等復合元素,效果明顯。
      
      2不銹鋼切削條件的研究2.1刀具材料正確選擇刀具材料,是保證高效率加工不銹鋼的先決條件。加工不銹鋼,刀具材料一般有硬質合金和高速鋼兩大類。按生產實踐,車削不銹鋼時以YG8、YG6等鎢鉆類合金較多,其中以YG8最普遍。這是因為鎢鈷類合金韌性好,能承受沖擊載荷,用它制成的車刀可采用較大前角和磨出較鋒利刃口,切屑容易變形,使切削輕快,在初加工和斷續表面加工中不容易崩刃。
      
      在YG8中加人一種高熔點稀有金屬碳化物而成為YG8N,更適合于不銹鋼切削。它具有YG8的強度和YG6的硬度,耐磨性比YG6提高一半,比YG8提高倍,而使用強度與YG8相當。所以切削不銹鋼的刀具大多是YG8、YG6和YG8N,此外YW1、YW2也較適合于切削不銹鋼,而車削馬氏體不鎊鋼,以YT15的刀具耐用度較高。
      
      以上刀具既可以是焊接式也可以是機夾不重磨式。
      
      數控機床用刀具亦有立方氮化硼等材料。
      
      高速鋼在生產中采用W18Q4V最常見。其缺點是耐磨性差,現在生產中采用超硬501高速鋼其硬度高、韌性好,加0.25硬質合金車螺紋20在生產中不銹鋼切削用量列于表2、表3中供。
      
      注意,同樣是不銹鋼,由于牌號不同,可切削性也不工不銹鋼時耐磨性顯著提篼,壽命比W18Ci4V高2-4倍。2.2刀具幾何形狀提高刀具耐用度,使刀具切削部分幾何形狀適應不銹鋼特點,是不銹鋼切削關鍵所在。
      
      是加工lCrl8M9Ti鋼時,車刀后角對耐用度影響實驗曲線。實驗條件:刀具材料YG8,切削速度w=94m/前角選擇,在力求不崩刃前提下,盡量采用大前角。后角選擇在保證切削刃必要強度前提下將后角增大。在生產中,車刀前角7為15°~20°,鉸刀前角10~20°,絲錐20°左右。
      
      中后角在10°以下隨度數的增加而增加刀具耐用度,從10°20°,隨度數增加而降低耐用度。后角a―般為6°,粗加工為增加刀刃強度取小于6°,精加工時取大于6°。為了減小經向切削力,應盡量選較大主偏角。一般切削不銹鋼的刀具都采用斷屑槽,其寬度為3~5mm,槽深0.5~.3,控制斷肩槽位置、形狀都可以影響切屑形狀和流出狀況。
      
      2.3切削用量切削不銹鋼時,切削用量選擇主要考慮刀具耐用度,其次是生產效率。
      
      切削速度選擇應越過所謂“崩刃范圍”,例如lCrl8Ni9Ti,ap=05mm,當Vc=50m/min時,會出現刀具耐用度突然下降,在此時切削振動最嚴重,刀具相對于工件振動的結果造成刀刃微崩,這種速度被稱之為“崩刃范圍”。它決定于刀具后面磨損和切屑形成過程中的自激振動,而刀具耐用度下降程度則與工藝系統剛度有關,剛性越好,振動越小,則刀具壽命下降越小。
      
      刀具耐用度隨進給量減小而增高,但不能小于0.1mm,以避免冷作硬化現象。
      
      切削深度對刀具耐用度影響很小,它的選用應能使在該加工余量相應系統剛度條件下,以最少走刀次數完成零件的加工。
      
      同,切削用量就有差別。若以車削lCrl8Ni9Ti為標準,則加系數為0.6~0.7等。
      
      中華不銹鋼網營管部獲悉:加工不銹鋼的切削用量表3 1Cn8Ni9Ti的車削用量工件粗車精車鏜孔切斷直徑轉速n進給ft轉速進給量轉速進給量轉速進給置手動受動2.4冷卻潤滑不銹鋼在切削加工過程中對冷卻潤滑有較高的要求,因此,要求冷卻液具有的冷卻性能、潤滑性能和洗滌性能。
      
      有些不銹鋼潤滑采用動物油,如應用四氯化碳20%,豬油80%,滲透性和潤滑性好,適于不銹鋼鉸孔和攻螺紋,可提高工件表面質量,較低表面粗糙度(用于2Crl3螺紋加工)。
      
      3結論綜上所述,從金屬可切削角度,不銹鋼是難切削材料,但由于越來越多的產品應用此材料,充分認識其組織性能,設計出有利切削條件,加工出滿足設計要求零件是可行的,而且其經濟性較好。
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