P91超臨界鍋爐用鋼的試驗研究

王喜春　于　英　李道志　王　洋

(大連特鋼公司鍛鋼廠，遼寧116105)

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P91超臨界鍋爐用鋼的試驗研究

王喜春于英李道志王洋

(大連特鋼公司鍛鋼廠，遼寧116105)

摘要：通過對工藝路線、鍛造溫度范圍、變形量、每道次壓下量和熱處理去氫時間等參數(shù)的確定，制定出P91鋼的鍛造工藝、熱處理工藝，為生產(chǎn)更高級別的不銹鋼產(chǎn)品積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：P91；鍛造工藝；熱處理工藝；超聲檢測

P91是主要用于火電廠高溫受壓部件的材料，我國電站鍋爐向大容量、高參數(shù)方向迅速發(fā)展，制造大容量、高參數(shù)亞臨界和超臨界鍋爐所需要的系列合金鋼管必將會越來越多[1]。2015年3月，本公司結(jié)合以往經(jīng)驗，制定出P91鋼加熱、鍛造和熱處理工藝，最終將3爐P91鋼成功鍛出。

1主要技術(shù)參數(shù)

試驗鋼種的成分要求見表1。

表1　P91的成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

生產(chǎn)工藝路線為：模鑄錠→鋼錠紅轉(zhuǎn)→鍛造成材→紅裝退火→車光→檢測→檢查→包裝→交付。鍛件的規(guī)格為?1 000 mm、長2 700 mm，在生產(chǎn)中選用21 t電爐錠。

2生產(chǎn)工藝

2.1加熱工藝

該鋼熱傳導(dǎo)系數(shù)低，在實際操作中易產(chǎn)生表面裂紋和心部裂紋，加熱要嚴格控制始鍛溫度和保溫時間，同時還要防止鋼錠加熱造成的過熱和過燒，該鋼種的加熱曲線如圖1所示。

圖1　P91加熱工藝曲線

加熱工藝規(guī)定鋼錠需高溫紅轉(zhuǎn)裝爐，控制升溫速度，高溫段較長時間保溫，保證均溫透燒，防止鋼錠鐓粗和拔長時產(chǎn)生裂紋等缺陷。

2.2鍛造工藝

首先，鍛造比確定為≥2.5。合理的鍛造比，不但能獲得細小均勻的組織，還能夠提高力學(xué)性能、抗晶間腐蝕性能，降低鍛造變形難度。其次，為避免鍛造開裂，又要滿足鍛造比的要求，必須采用合理變形量的鐓-拔變形過程。同時，防止出現(xiàn)過大的拉應(yīng)力，以避免產(chǎn)生拉裂。工藝規(guī)定出每道次的壓下量，根據(jù)溫降速度確定了每火次的變形量、中間停鍛溫度、返爐加熱溫度、保溫時間以及最后一火次的變形量控制[2]。鍛造工藝參數(shù)見表2。

表2　P91鋼鍛造工藝參數(shù)

鋼錠開鍛溫度≥1 050℃，終鍛溫度≥850℃。鍛造拔長時需高溫倒棱，拔長壓下量按100 mm控制，每火次變形量≤300 mm，最后一火次臨界變形尺寸留12%～18%的變形量。每火次返爐保溫時間≥3 h。

2.3熱處理工藝

為降低P91的硬度，防止產(chǎn)生白點等問題，鍛造后需進行退火處理 。退火爐提前點爐進行高溫待料，P91鍛材鍛后紅送退火爐，30 min內(nèi)裝退火爐。為對比650℃溫度下去氫退火時間對去氫效果的影響，設(shè)定去氫時間分別為0 h、60 h和90 h。具體鍛后退火工藝按照圖2執(zhí)行。

2.4超聲檢測

按照GB/T 6402 II級進行檢測(使用1 MHz探頭)，具體檢測情況見表3。

表3　P91鋼超聲檢測結(jié)果

3分析與討論

從這3爐檢測情況看，合理的鍛造工藝和熱處理工藝可滿足產(chǎn)品要求。鍛造時，合理地控制壓下量和鍛造溫度能有效避免和減輕表面裂紋。鍛造過程中采用一次鐓粗和二次鐓粗對檢測的波形影響不大。鍛后退火去氫時間90 h時，組織較均勻，檢測時雜亂反射波較少，可以發(fā)現(xiàn)?4.0 mm以上缺陷。去氫60 h時鋼材可發(fā)現(xiàn)?5.0 mm以上缺陷，組織不均勻且不易分辨缺陷波。未進行去氫處理的鍛材波形介于上述兩者之間。

圖2　P91熱處理工藝曲線

4結(jié)論

鍛材成功生產(chǎn)，說明工藝路線是可行的。 通過分析檢測波形發(fā)現(xiàn)，鍛造時鐓粗一次與鐓粗兩次對檢測結(jié)果沒有大的改善及影響，去氫時間90 h時組織較均勻。今后可針對不同的客戶需求，采用不同的熱處理方式。

參考文獻

[1]蘇俊. 高壓鍋爐管的研究. 發(fā)電設(shè)備，2008(9).

[2]于英，李道志，王喜春. Z2CND18-12N.S閥門鋼鍛造工藝探討. 大型鑄鍛件，2013(01).

編輯杜青泉

《第十九屆國際鍛造師會議論文集》征訂

國際鍛造師會議是當今世界上鍛件制造領(lǐng)域高水平的技術(shù)交流會，在全球鍛造行業(yè)具有很大的影響力。第19屆國際鍛造師會議已于2014年9月29日至10月2日在日本千葉縣召開，來自日本、美國、德國、英國、法國、韓國、意大利、中國和印度的代表在會上做了技術(shù)交流。我們根據(jù)會議交流情況編譯出版了《第十九屆國際鍛造師會議論文集》，內(nèi)容涉及國際鍛造行業(yè)市場形勢、設(shè)備情況與技術(shù)發(fā)展水平，對鍛造及相關(guān)行業(yè)的科研開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)以及設(shè)備改造具有非常實際的指導(dǎo)意義。該文集共476頁，收錄論文120余篇，訂價￥600.00元/本。請需要購買的企業(yè)或個人與我們聯(lián)系。

另有少量《第十八屆國際鍛造師會議論文集》庫存，訂價￥200.00元/本。

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聯(lián) 系 人：李韋螢杜青泉生產(chǎn)技術(shù)

Experimental Research on P91 Supercritical Boiler Steel

Wang Xichun, Yu Ying, Li Daozhi, Wang Yang

Abstract：By determining the following parameters, such as process route, forging temperature range, deformation amount, reduction of each pass and dehydrogenation time etc., the forging process and the heat treatment process of P91 steel has been prepared, so as to gather the experience of manufacturing the higher grade stainless steel products.

Key words：P91; forging process; heat treatment process; ultrasonic test

收稿日期：2015—05—18

中圖分類號：TG316

文獻標志碼：B