十一 SUPER304H鋼管
1 簡介
SUPER304H是由日本住友金屬株式會社和三菱重工在TP304H的基礎(chǔ)上，通過降低Mn含量上限，加入約3%的Cu、約0.45%的鈮和一定量的N，使該鋼在服役期運行時產(chǎn)生非常細小而彌散的富銅相沉淀于奧氏體基體內(nèi)的沉淀強化以及NbC、NbN、NbCrN和M23C6的強化作用，而得到很高的許用應(yīng)力的一種新型的奧氏體不銹鋼鍋爐管，目前已經(jīng)納入日本MITI標準，2000年3月已經(jīng)由ASME code case 2328予以確認。
SUPER304H鋼的焊接性能良好，持久強度高、組織穩(wěn)定性好及較好的抗蒸汽氧化性能，很好的耐蝕性（幾乎與細晶粒的TP347H相同）。在600-700℃，其105小時的持久強度為TP347H鋼的1.3倍以上。
2 用途
SUPER304H鋼管有極高的許用應(yīng)力、且綜合性能優(yōu)良。該鋼的最高使用溫度為700℃。該鋼在日本火力發(fā)電廠主要用于制造超（超）臨界鍋爐過熱器和再熱器的高溫段等部件。由于其性能優(yōu)良，無論從經(jīng)濟性（具有較好的性價比，價格上比TP347H約高9%左右，但可減薄管子壁厚約20%）和可靠性看，它都應(yīng)是今后超（超）臨界機組鍋爐中過熱器和再熱器鋼管的重要的、主力品種材料。從1993（小量是從1989年）年開始至2001年，日本在電站鍋爐上應(yīng)用此鋼已經(jīng)達到6025噸。如Kobe 1號（1998年）、EPDC Tachibanawan 1、2號（1997年）、EPDC New-Isogo 1號（1999年）以及Tokai 1號（1998年）等十多家電站鍋爐采用了此鋼。
3 技術(shù)要求及試驗數(shù)據(jù)
3.1 化學(xué)成分
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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Cu
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Nb
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N
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住友規(guī)定
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0.07-0.13
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≤1.00
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≤0.30
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≤0.040
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≤0.010
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17.0-19.0
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7.50-10.50
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2.5-3.5
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0.30-0.60
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0.05-0.12
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ASME code case2328
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0.07-0.13
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≤0.50
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≤0.30
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≤0.045
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≤0.030
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17.0-19.0
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7.50-10.50
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2.5-3.5
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0.20-0.60
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0.05-0.12
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注：ASME code case2328規(guī)范中有對Al=0.003-0.030%，B=0.001-0.010%的規(guī)定
3.2 金相組織
SUPER304H鋼管的供貨狀態(tài)應(yīng)為固溶處理。經(jīng)最終固溶（最低固溶溫度1100℃）熱處理后，金相組織應(yīng)為單一的奧氏體組織，晶粒度7-10級。
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HRB（HB）
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σs(MPa)
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σb(MPa)
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δ(%)
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ASME code case 2328
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≥205
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≥550
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≥35
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≤90（192）
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住友規(guī)定
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≥235
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≥590
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≥35
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3.4 持久強度σ （MPa）
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規(guī)范
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500℃
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525℃
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550℃
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575℃
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600℃
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650℃
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700℃
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住友實測值注1
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170
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120
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71
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國內(nèi)實測值
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128
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注1：住友實測值沒有直接的數(shù)據(jù)，只是數(shù)據(jù)點，本表是由資料圖中轉(zhuǎn)換而來的近似值
3.5 許用應(yīng)力σ（MPa）
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溫度℃
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500
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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
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85.5
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84.5
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83.4
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82.2
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81.6
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80.3
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77.8
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61.2
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47.0
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32.4
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注：ASME code case2328數(shù)值的內(nèi)插數(shù)據(jù)
3.6 抗氧化性
對該鋼在650℃的蒸汽抗氧化性試驗表明：SUPER304H鋼管在該溫度下的抗氧化性大大優(yōu)于SA213-TP304H和TP347H，相同條件下的氧化腐蝕深度僅為TP304H的一半左右、為TP347H的67%左右。抗氧化性和熱蝕性與相同晶粒度的細晶粒的TP347H（即TP347HFG）鋼管接近。
4 工藝資料
4.1 熱處理
SUPER304H鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理。最終的固溶處理的最低固溶溫度為1040℃。
4.2 焊接
該鋼碳含量低，有良好的焊接性能。熱裂敏感性試驗證實：與TP347H相比，其熱裂敏感性更低。可采用氣體保護鎢極電弧焊（GTAW）或藥皮焊條電弧焊（SMAW）；與SUPER304H相配的焊材也已經(jīng)開發(fā)，分別為#T-304H和#304H，可由日本SUMKIN WELDING INDUSTRIES供貨。
焊后熱處理不是必須進行。若服役前能對熱影響區(qū)部分進行適當(dāng)?shù)谋Ｗo處理，以防止促進應(yīng)力腐蝕的氯離子侵蝕，則不必進行焊后熱處理；否則，推薦采用焊后熱處理（溫度為1120-1150℃/保溫15-30分鐘、快速冷卻）。
與異種鋼焊接： A）與T91，填充材料ER NiCr3、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
該鋼彎曲變形性能與TP347H接近，適合各種彎曲工藝。冷變形后對持久強度有負面影響。故對彎心半徑不大于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；若服役前沒有適當(dāng)?shù)摹⒎乐孤入x子侵蝕的保護措施，則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1120-1150℃，否則須進行重新固溶處理，以恢復(fù)其正常的持久強度性能。
