超级铁素体不锈钢管作为冷却管的可行性分析
目前,多数新建电厂及改造项目的凝汽器换热管都使用了不锈钢材质,随着不锈钢需用大大增加,而不锈钢需要大量的镍,由于镍资源严重缺乏,不锈钢价格大涨。而超级铁素体不锈钢因为不含镍,与奥氏体不锈钢相比,其成本更低,已经成为凝汽器冷却管的新选择。超级铁素体不锈钢具有耐蚀性。超级铁素体不锈钢的抗腐蚀性能依赖于其组织结构和化学成分(表1)。该材料具有的体心立方点阵晶面容易滑移,易形成网状位错结构,从而不易生成线状的蚀沟,所以难以造成穿晶破裂。还由于它容易发生交叉滑移,而不致造成粗大的滑移台阶。该材料降低碳和氮含量,添加稳定化和焊缝金属韧化元素,含铬在27%左右,同时含有3%以上的钼,铬钼含量越高,钢的耐点蚀能力越强。钼使钢表面形成富钼的氧化膜,这种含有铬钼元素的氧化膜,具有很高的稳定性,不但在许多非氧化性强腐蚀介质中很难被溶解,而且能有效地抑制氯离子引起的点腐蚀。另外该材料中加入了碳化物形成元素钛和铌,有效地抑制了晶间腐蚀倾向1概述在电站机组中,凝汽器换热管的选择,对凝汽器投资总额和运行维修费用的影响较大。现从超级铁素体不锈钢的成分、耐蚀性、物理和力学性能等方面的指标,分析超级铁素体不锈钢管相对于普通奥氏体不锈钢管和钛管所具有的优势,以及预测超级铁素体不锈钢管在凝汽器换热管市场中的发展趋势。2换热管材质成分钢材牌号为S44660的超级铁素体不锈钢管的特点是Cr,Mo元素的含量较高,并用Ti,Nb作为稳定化元素,材料的组织结构具有强度高,延性佳,且加工硬化率低等特性。这种牌号的钢材成份见表1。普通铁素体不锈钢管材料中,如TP439,含Cr量为17.00%~19.00%,含Ni量为≤0.05%,仅作为残余元素考虑。均比超级铁素体不锈钢中Cr、Ni的含量低。增加Cr含量,能适当增加材料的强度,而添加Ni能降低塑—脆性转变温度(DBT),使该合金在较大的温度范围内具有更良好的塑性。且其间隙元素C,N含量低,使其DBT比同类不含Ni的同类铁素体钢低,Ni还改善1铁素体不锈钢的主要缺陷铁素体不锈钢是一种节镍钢,强度高,冷加工硬化倾向较低,导热系数为奥氏体不锈钢的130%～150%,线膨胀系数仅为Cr-N i奥氏体不锈钢的60%～70%。虽然有上述优点,但与奥氏体不锈钢相比,其用途有限,产量也较低,这主要是因为铁素体不锈钢,特别是Cr16%的铁素体不锈钢存在一些缺点和不足。1.1室温脆性和裂纹敏感性高铁素体不锈钢的室温、低温塑性差,缺口敏感性高,对晶间腐蚀比较敏感,而且这些缺点随铁素体不锈钢截面尺寸的增加,冷却速度的变慢和焊接的热影响而更加强烈地显示出来。铁素体不锈钢性能上的几乎所有缺点都与钢中的碳、氮有关犤1犦。随碳、氮含量的增加,铁素体不锈钢的冲击韧性下降,脆性转变温度明显上移,尤其是当钢中铬含量高于15%～18%时更为明显。钢的缺口敏感性,冷却速度效应和尺寸效应也随钢中碳、氮量的增加而显著增强。钢中氧含量也有类似影响,随氧含量的提高,铁素体不锈钢的脆性转变温度升高
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