十一 SUPER304H钢管
1 简介
SUPER304H是由日本住友金属株式会社和三菱重工在TP304H的基础上，通过降低Mn含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的铌和一定量的N，使该钢在服役期运行时产生非常细小而弥散的富铜相沉淀于奥氏体基体内的沉淀强化以及NbC、NbN、NbCrN和M23C6的强化作用，而得到很高的许用应力的一种新型的奥氏体不锈钢锅炉管，目前已经纳入日本MITI标准，2000年3月已经由ASME code case 2328予以确认。
SUPER304H钢的焊接性能良好，持久强度高、组织稳定性好及较好的抗蒸汽氧化性能，很好的耐蚀性（几乎与细晶粒的TP347H相同）。在600-700℃，其105小时的持久强度为TP347H钢的1.3倍以上。
2 用途
SUPER304H钢管有极高的许用应力、且综合性能优良。该钢的最高使用温度为700℃。该钢在日本火力发电厂主要用于制造超（超）临界锅炉过热器和再热器的高温段等部件。由于其性能优良，无论从经济性（具有较好的性价比，价格上比TP347H约高9%左右，但可减薄管子壁厚约20%）和可靠性看，它都应是今后超（超）临界机组锅炉中过热器和再热器钢管的重要的、主力品种材料。从1993（小量是从1989年）年开始至2001年，日本在电站锅炉上应用此钢已经达到6025吨。如Kobe 1号（1998年）、EPDC Tachibanawan 1、2号（1997年）、EPDC New-Isogo 1号（1999年）以及Tokai 1号（1998年）等十多家电站锅炉采用了此钢。
3 技术要求及试验数据
3.1 化学成分
化学成分（%）
|
规范
|
C
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
Cu
|
Nb
|
N
|
|
住友规定
|
0.07-0.13
|
≤1.00
|
≤0.30
|
≤0.040
|
≤0.010
|
17.0-19.0
|
7.50-10.50
|
2.5-3.5
|
0.30-0.60
|
0.05-0.12
|
|
ASME code case2328
|
0.07-0.13
|
≤0.50
|
≤0.30
|
≤0.045
|
≤0.030
|
17.0-19.0
|
7.50-10.50
|
2.5-3.5
|
0.20-0.60
|
0.05-0.12
|
注：ASME code case2328规范中有对Al=0.003-0.030%，B=0.001-0.010%的规定
3.2 金相组织
SUPER304H钢管的供货状态应为固溶处理。经最终固溶（最低固溶温度1100℃）热处理后，金相组织应为单一的奥氏体组织，晶粒度7-10级。
3.3 力学性能
室温力学性能
|
规范
|
拉伸性能（纵向）
|
硬度HRB（HB）
|
|
σs(MPa)
|
σb(MPa)
|
δ(%)
|
|
ASME code case 2328
|
≥205
|
≥550
|
≥35
|
≤90（192）
|
|
住友规定
|
≥235
|
≥590
|
≥35
|
|
3.4 持久强度σ （MPa）
|
规范
|
500℃
|
525℃
|
550℃
|
575℃
|
600℃
|
650℃
|
700℃
|
|
住友实测值注1
|
|
|
|
|
170
|
120
|
71
|
|
国内实测值
|
|
|
|
|
|
128
|
|
注1：住友实测值没有直接的数据，只是数据点，本表是由资料图中转换而来的近似值
3.5 许用应力σ（MPa）
|
温度℃
|
500
|
525
|
550
|
575
|
600
|
625
|
650
|
675
|
700
|
732
|
|
σ
|
85.5
|
84.5
|
83.4
|
82.2
|
81.6
|
80.3
|
77.8
|
61.2
|
47.0
|
32.4
|
注：ASME code case2328数值的内插数据
3.6 抗氧化性
对该钢在650℃的蒸汽抗氧化性试验表明：SUPER304H钢管在该温度下的抗氧化性大大优于SA213-TP304H和TP347H，相同条件下的氧化腐蚀深度仅为TP304H的一半左右、为TP347H的67%左右。抗氧化性和热蚀性与相同晶粒度的细晶粒的TP347H（即TP347HFG）钢管接近。
4 工艺资料
4.1 热处理
SUPER304H钢管的供货状态为固溶处理。最终的固溶处理的最低固溶温度为1040℃。
4.2 焊接
该钢碳含量低，有良好的焊接性能。热裂敏感性试验证实：与TP347H相比，其热裂敏感性更低。可采用气体保护钨极电弧焊（GTAW）或药皮焊条电弧焊（SMAW）；与SUPER304H相配的焊材也已经开发，分别为#T-304H和#304H，可由日本SUMKIN WELDING INDUSTRIES供货。
焊后热处理不是必须进行。若服役前能对热影响区部分进行适当的保护处理，以防止促进应力腐蚀的氯离子侵蚀，则不必进行焊后热处理；否则，推荐采用焊后热处理（温度为1120-1150℃/保温15-30分钟、快速冷却）。
与异种钢焊接： A）与T91，填充材料ER NiCr3、预热/层温（200-300℃）和焊后热处理（730-750℃，30分钟、空冷）；
4.3 弯管
4.3.1 冷弯
该钢弯曲变形性能与TP347H接近，适合各种弯曲工艺。冷变形后对持久强度有负面影响。故对弯心半径不大于2.5DR的弯曲变形（或虽弯曲半径较大，但有较大的拉伸残余应力）后，推荐采用弯后热处理；若服役前没有适当的、防止氯离子侵蚀的保护措施，则所有弯管均须热处理。规范与焊后热处理相同。
4.3.2 热弯
除非热加工温度控制在1120-1150℃，否则须进行重新固溶处理，以恢复其正常的持久强度性能。
