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铸造耐热不锈钢炉管的特性
2010/10/14 14:18:06 来源:51网络采购 点击:421次
内容摘要:铸造耐热不锈钢炉管的特性
(1)铸造耐热不锈钢炉管的用途  在城市煤气和直接还原炼钢工广的蒸汽转化炉中,广泛地采用铸造耐热不锈钢炉管作触煤管;在石油化工工业中,应用于乙烯蒸气裂解炉炉管、合成氨和甲醇催化转化炉转化管及其他加热炉、热解炉等的部件,同时,也成功地应用于钢铁冶金及热处理的辐射管、炉底辊、工装工具等各种铸件。这类炉管与锅炉等工业使用的炉管相比,工作温度通常较高,同时所输送化工介质的流体在工作温度下,具有较大的化学活泼性,因而对耐腐蚀性能有一定要求。因此,不能单纯从强度角度来选材。
(2)铸造耐热不锈钢炉管的化学成分组织及性能铸造耐热不锈钢炉管,是用离心铸造或用电渣熔铸的方法制成的。
常用的铸造耐热不锈钢炉管的化学成分及力学性能见表7-2和表7-3。其中HK-40炉管应用历史较长,应用范围较广。


HK-40铸造炉管的组织是由奥氏体和奥氏体与初次碳化物M7C3的共晶物组成,属于含共晶体的奥氏体耐热钢。骨架状共晶碳化物使钢材的高温蠕变强度比纯奥氏体钢提高了许多。钢管在高温条件下工作时,会发生时效,在奥氏体晶内逐步析出二次碳化物(M23C6)微粒;初次碳化物也会逐步转变为Cr23C6。这些分散的二次碳化物颗粒可大大提高奥氏体晶体的高温强度。但是在高温下长时间工作,二次碳化物会逐步由增多而转为聚集长大,即发生过时效,使钢的强度逐步下降。另外,当工作温度在650~900℃以上长期工作时,钢中会有σ相析出。
    HK-40炉管的主要化学成分有铬、镍、碳等。其中铬元素大部分成为固溶元素,另一部分则与碳形成铬的碳化物,使合金具有良好的耐热性和较高的高温蠕变断裂强度;良好的耐热性是由于铬元素使炉管表面形成一层致密性的氧化膜,从而使炉管具有良好的抗氧化性和一定的抗渗碳能力;同时与奥氏体不锈钢一样,在氧化性介质中,由于铬和镍的共同作用,这种炉管具有良好的耐蚀性。镍主要起稳定奥氏体的作用,并能提高炉管的高温强度、高温韧性以及抗渗碳作用。碳与铬作用可显著地提高HK-40炉管蠕变断裂强度。为防止钢材过早过快发生σ相脆化,W含量不宜低于wW0.38%。有时,为了提高炉管高温抗渗碳能力,要将炉管中硅含量应达到wSil.8%。此时应当同时提高钢材碳含量达到wC0.5%,以抑制由硅的含量增加而出现大量微裂纹的倾向,从而提高炉管的焊接性。应当注意到,较早期裂解炉所用HK-40钢炉管,其含硅量较高,有的高达wSi2%以上。因为炉管工作温度高于900℃时,其主要问题是耐渗碳和高温强度而不是σ相的问题。
HP系列铸造耐热不锈钢炉管可以看作是在HK系列基础上发展起来的,其主要化学成分(质量分数,%)为Cr25和Ni35。其中镍的含量比HK-40提高了wNi15%左右,一方面,以适应乙烯裂解管高温区的需要,且增强了炉管的耐渗碳和抗氧化能力;另一方面由于镍的含量增加,减少了碳在奥氏体中的溶解度,在含碳量相同的情况下,HP系列比HK-40炉管的共晶碳化物多,从而提高了蠕变断裂强度。在HP系列炉管中,添加铌能提高蠕变断裂强度和高温塑性,还能提高炉管的抗渗碳能力;添加钨、钼合金元素主要是为了提高炉管的抗渗碳能力。特别是钛和铌的复合加入,效果最佳:当(Ti+Nb)/C相对原子质量分数为0.5时或者Ti/(Ti+Nb)相对原子质量分数在0.5左右时,此时的蠕变断裂强度达到最高值,伸长率为20%~30%,高温韧性也得到明显地提高。由于HP-Nb钢的高温强度(尤其是在800~900℃以上温度区)比HK-40高得多,所以在同等工作条件下炉管壁厚可减薄约1/3,因此,这种炉管既能节约能源又能节省钢材。20世纪80年代以来,HP系列钢材,在许多领域中取代了原来的HK-40,尤其是在乙烯裂解炉中得到较为广泛的应用。
 
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