十二 TP347HFG鋼管
1 簡介
TP347HFG是與TP347H成分相同、而加工制造、處理工藝不同的鉻鎳鈮奧氏體不銹鋼。日本住友是針對TP347H存在的兩個問題（一是TP347H的煙汽側在熱循環作用下會產生氧化層剝落、進而在彎管處產生阻塞導致過熱和失效；二是剝落的氧化物會被帶入汽輪機，使汽輪機產生嚴重的侵蝕）進行了改進：利用微細的鈮碳化物（NbC）的溶解和沉淀機理，采用新的、較高的固溶處理溫度的熱處理工藝使得TP347H的晶粒大大地細化。室溫、高溫力學性能與TP347H基本相同。由于該鋼是用鈮穩定的奧氏體鋼，且晶粒明顯細化，持久強度比ASME規范的規定值高約20%，焊接性能、疲勞性能大大優于常規的TP347H鋼管，且具有較好的抗晶間腐蝕性能、良好的組織穩定性和更優異的抗氧化及剝離性能，此外還具有良好的彎管性能；其綜合性能明顯優于TP347H。高溫耐蝕性在18-8不銹鋼中是最好的。近年該鋼已經由ASME code case 2159批準確認，列入ASME SA213，定名為TP347HFG。
2 用途
TP347HFG鋼管與TP347H一樣，主要用于制造超（超）臨界壓力參數的大型發電鍋爐的高溫過熱器、高溫再熱器、屏式過熱器的高溫段以及各種耐高溫高壓的管件等；但對于承壓部件，其最高工作溫度應可更高；由于其綜合性能大大優于TP347H，將來應能得到廣泛應用。該鋼1989年就用于日本（Chubu Electric Power Co.'s Kawagoe Power Staion的1、2號第一臺700MW、22.7MPa、566/566/566℃的超超臨界鍋爐的過熱器和再熱器材料。
3 技術要求及試驗數據
3.1 化學成分（%）
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規范
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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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ASME code case 2159
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0.06-0.10
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≤2.00
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≤0.75
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≤0.040
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≤0.030
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17-20.0
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9.0-13.00
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注1：鈮和鉭含量之和不應少于碳含量的8倍，且不大于1.0%
3.2 金相組織
TP347HFG鋼管的供貨狀態為固溶處理。需經三道工序：一是初始固溶處理（此固溶處理溫度要比最終固溶處理溫度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃溫度下進行最終固溶處理。三道工序后，金相組織應為單一的過飽和奧氏體組織，晶粒度應為7-10級。
3.3 力學性能
室溫力學性能
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規范
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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 2159
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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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注1： ASME試樣，標距50mm（對縱條試驗壁厚小于8mm，每減小0.8mm時，從基本最小伸長率可減小的百分值為1.5%）。
3.4 持久強度σ （MPa）
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規范
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600℃
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621℃
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640℃
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650℃
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677℃
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700℃
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732℃
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ASME code case 2159
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131.1
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129.5
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109.3
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98
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75.1
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58.4
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41
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3.5 許用應力σ（MPa）
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溫度℃
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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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ASME code case 2159
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90.7
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89.9
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89.1
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87.8
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83.9
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66.2
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51.5
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39.1
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27.5
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3.6 抗氧化性及抗腐蝕性能
細晶粒的該鋼在650、700℃蒸汽抗氧化試驗表明：其蒸汽抗氧化性大大優于常規的TP347H鋼管，且晶粒越小，抗氧化性越好；相同條件下的氧化腐蝕深度約為后者的一半。
該鋼在煤灰環境（溫度650℃，氣氛為1%的SO2+5%的O2+15%的CO2+balN2）條件下，以合成灰（1.5mol的K2SO4+1.5mol的Na2SO4+1.0mol的Fe2O3））的高溫耐腐蝕抗力試驗結果證實：其高溫耐腐蝕抗力等于或優于常規的TP347H鋼管，且晶粒越小，高溫耐腐蝕抗力越好。
4 工藝資料
4.1 熱處理
TP347HFG鋼管的供貨狀態為固溶處理。需經三道工序：一是初始固溶處理（此固溶處理溫度要比最終固溶處理溫度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃溫度下進行最終固溶處理。
4.2 焊接
由于該鋼晶粒細化，其焊接性能優于常規的TP347H。熱裂敏感性試驗證實：與常規的TP347H相比，其發生的開裂少、開裂的可能性小得多。
4.2.1 同種鋼焊接
可采用手工、自動和半自動的氣體保護鎢極電弧焊（GTAW）或藥皮焊條電弧焊（SMAW）；對GTAW，相應的焊材（填充金屬）為TASETO TG347（由Nippon oil & Fats Co., Ltd制造提供）或ER347（AWS）； 對SMAW，相應的焊材（填充金屬）為TASETO RNY347或E347（AWS）。施焊時，控制層間溫度不超過150℃。焊后可采用1170-1200℃、15-30分鐘的焊后熱處理，但若能對焊接熱影響區的氯離子侵蝕問題采取適當的保護措施，則可不進行焊后熱處理 。
4.2.2 異種鋼焊接
A）與T91，填充材料ERNiCr-3、不預熱/層溫（最低250℃）和焊后熱處理（700-730℃）；
B）與T22，焊接材料ERNiCr-3、不預熱/層溫（最低250℃）和焊后熱處理（700-730℃）或不用焊后熱處理。
4.3 彎管
4.3.1 冷彎
該鋼冷變形后對持久強度有影響。故對彎心半徑不大于2.5DR的彎曲變形（或雖彎曲半徑達到10DR，但若產生較大的殘余拉伸應力）后，所有管子均應進行彎后固溶處理，工藝與焊后熱處理相同；如果不能對氯離子侵蝕問題采取適當的保護措施，則所有彎管均要進行處理 。
4.3.2 熱彎
除非熱加工溫度控制在1170-1200℃，否則須進行重新固溶處理，以恢復其正常的持久強度性能。
