十三 火SUS310JITB（HR3C）鋼管
1 簡介
HR3C（火SUS310JITB）是日本住友金屬在ASME SA-213TP310型鋼基礎(chǔ)上加入較多的Nb和N而研制開發(fā)出的新型改良奧氏體不銹鋼，已經(jīng)納入日本MITI規(guī)范，牌號(hào)定為“火SUS310JITB”，經(jīng)ASME Code Case 2115-1確認(rèn)，列入ASME SA- 213，定名為TP310HCbN。由于在該鋼中加入了很多的Cr、Ni、，該鋼的抗拉強(qiáng)度高于常規(guī)的18-8不銹鋼，持久強(qiáng)度和許用應(yīng)力遠(yuǎn)高于常規(guī)的18-8不銹鋼以及TP310鋼，高溫耐熱蝕抗力大大優(yōu)于含Cr較少的鋼，且抗蒸汽氧化性能極優(yōu)。
2 用途
主要用于制造超臨界壓力參數(shù)的大型發(fā)電鍋爐或循環(huán)流化床鍋爐的溫度不超過700℃的高溫過熱器、高溫再熱器、屏式過熱器的高溫段以及各種耐高溫、高壓或高硫或高氯環(huán)境腐蝕的管件等。日本Electric Power Development Co. Wakamatsu/PFBC 的71MW爐的再熱器和過熱器上應(yīng)用此鋼，出口溫度均為593℃。此外，也在英國的National Power West Burton的500MW、美國Tennessee Valley Authority Gallatin的300MW、South Carolina Electric & Gas AM Williams的560MW的再熱器和過熱器上應(yīng)用。我公司分包的日本MIE工程中的循環(huán)流化床的末級(jí)過熱器也應(yīng)用此鋼。
3 技術(shù)要求及試驗(yàn)數(shù)據(jù)
3.1 化學(xué)成分（%）
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規(guī)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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Ni
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Nb注
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N
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ASME code case 2115-1或HR3C
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0.04-0.10
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≤2.00
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≤0.75
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≤0.030
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≤0.030
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24.0-26.0
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17.0-23.00
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0.20-0.60
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0.15-0.35
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ASME SA213- TP310HCbN
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0.04-0.10
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≤2.00
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≤0.75
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≤0.030
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≤0.030
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24.0-26.0
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17.0-23.00
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0.20-0.60
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0.15-0.35
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注：ASME SA213中的TP310HCbN的為Nb+Ta=0.20-0.60%，其余元素含量完全相同。
3.2 金相組織
火SUS310JITB鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理。經(jīng)最終的固溶處理（最低固溶處理溫度1100℃）的熱處理后，金相組織應(yīng)為單一的過飽和奧氏體組織，晶粒度應(yīng)為7級(jí)或更粗。
3.3 力學(xué)性能
室溫力學(xué)性能
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規(guī)范
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拉伸性能（縱向）
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硬度HB（HRB）
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σs(MPa)
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σb(MPa)
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δ(%)
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ASME code case 2115-1
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≥295
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≥655
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≥30
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≤256（100）
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注1：表中的延伸率數(shù)據(jù)均按ASME 數(shù)據(jù)采用SA370中標(biāo)距50mm試樣（對(duì)縱條試驗(yàn)壁厚小于8mm，每減小0.8mm時(shí)，從基本最小伸長率可減小的百分值為1.5%）
3.4 持久強(qiáng)度σ （MPa）
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規(guī)范
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565℃
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593℃
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621℃
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649℃
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677℃
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704℃
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732℃
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ASME code case 2115-1
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78
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58.6
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44
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注：ASME code case 2115-1沒有直接的數(shù)據(jù)，是由許用應(yīng)力轉(zhuǎn)換而來
3.5 許用應(yīng)力σ（MPa）
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溫度℃
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510
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525
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550
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575
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600
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625
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650
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675
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700
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732
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σ[注]
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116.1
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115.2
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113.6
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112.0
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106.6
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90.3
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69.0
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53.6
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41.2
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29.6
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注：ASME code case2115-1數(shù)值的內(nèi)插數(shù)據(jù)
3.6 抗氧化性及抗腐蝕性能
火SUS310JITB在650、700℃蒸汽抗氧化試驗(yàn)表明：其蒸汽抗氧化性極其優(yōu)異，大大優(yōu)于TP347H和17-14CuMo鋼管；相同條件下的氧化腐蝕深度分別約為后二者的15和8%左右，如經(jīng)在650℃、42839小時(shí)的蒸汽抗氧化試驗(yàn)，該鋼未見氧化層，而TP347H經(jīng)650℃、10000小時(shí)和17-14CuMo經(jīng)650℃、9000小時(shí)的剝落氧化層深度分別達(dá)到0.1mm和0.2mm;
該鋼在灰、汽環(huán)境中的高溫耐腐蝕抗力試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：其高溫耐腐蝕抗力大大優(yōu)于含Cr較少的鋼管，如經(jīng)在650℃、42839小時(shí)的高溫耐蝕試驗(yàn)，該鋼幾乎未見被腐蝕深度，而TP347H和17-14CuMo的被腐蝕深度分別為0.1mm和0.3mm。
4 工藝資料
4.1 熱處理
火SUS310JITB鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理，最低固溶處理溫度為1100℃。
4.2 焊接
該鋼有良好的焊接性能，熱裂敏感性試驗(yàn)證實(shí)：其熱裂敏感性與TP347H相同。可采用氣體保護(hù)鎢極電弧焊（GTAW）或藥皮焊條電弧焊（SMAW）；相應(yīng)的填充材料分別為SFA-5.14級(jí)ERNiCr-3和SFA-5.11級(jí) ENiCrFe-2。對(duì)GTAW，資料推薦采用由日本SUMKIN WELDING INDUSTRIES供貨的、與HRC3鋼相配的焊材#T-HRC3；資料專門對(duì)此鋼的焊縫以及焊接材料進(jìn)行了研究，以保證焊縫金屬的持久強(qiáng)度與母材相近。對(duì)環(huán)形焊縫，壓力界焊的最大管子外徑有所限制，不應(yīng)超過89mm。焊后熱處理不是必須進(jìn)行，但若其應(yīng)用于高氯化物環(huán)境，如廢危物焚燒爐，則推薦采用焊后熱處理（最低處理溫度為1175℃/保溫15-30分鐘），以防止應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象的發(fā)生。
與異種鋼焊接：
A）與T91，填充材料ERNiCr3、預(yù)熱/層溫（200-300℃）和焊后熱處理（730-750℃，30分鐘、空冷）；
4.3 彎管
4.3.1 冷彎
該鋼冷變形后對(duì)持久強(qiáng)度有負(fù)面影響。故對(duì)彎心半徑不大于2.5DR的彎曲變形（或雖彎
曲半徑較大，但有較大的拉伸殘余應(yīng)力）后，推薦采用彎后熱處理；若其應(yīng)用于高氯化物環(huán)境，如廢危物焚燒爐，所有彎管均須熱處理。規(guī)范與焊后熱處理相同。
4.3.2 熱彎
除非熱加工溫度控制在1175-1230℃，否則須進(jìn)行重新固溶處理，以恢復(fù)其正常的持久強(qiáng)度性能。
