[發(fā)明專利]一種提高鍋爐管用奧氏體耐熱鋼時效沖擊韌性的熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710828794.4
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107586931B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙新寶;楊征;黨瑩櫻;張醒興;魯金濤;袁勇;嚴(yán)靖博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C22C38/48;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種提高鍋爐管用奧氏體耐熱鋼時效沖擊韌性的熱處理工藝，首先將奧氏體耐熱鋼在固溶溫度下進(jìn)行固溶處理，然后從固溶溫度以1～5℃/min的速度冷卻到600～700℃，最后冷卻室溫，其中，奧氏體鋼為供貨態(tài)HR3C合金。本發(fā)明在不降低合金拉伸性能的前提下，通過簡單熱處理工藝，提高了合金長期時效后的沖擊韌性，增強了HR3C合金在電站鍋爐運行的安全系數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬熱處理，具體為一種提高鍋爐管用奧氏體耐熱鋼時效沖擊韌性的熱處理工藝。

背景技術(shù)

為提高燃煤發(fā)電機組的熱效率，降低排放、保護(hù)環(huán)境，大力發(fā)展超超臨界電站是當(dāng)前的有效重要途徑之一。目前國內(nèi)外已有近百臺600℃超超臨界機組服役，在其超超臨界鍋爐高溫過熱器、高溫再熱器段優(yōu)先選用了奧氏體不銹鋼HR3C、TP347HFG、Super304H等。HR3C合金采用Cr、Ni、Nb多元合金元素和C、N等微量元素復(fù)合強化，通過高Cr來提高合金的抗高溫腐蝕和高溫蒸汽氧化能力，采用形成大量的NbCrN和M₂₃C₆析出相的形成來提高材料的蠕變性能；其高溫持久性能優(yōu)于TP347HFG，抗氧化性能優(yōu)于Super304H。

HR3C合金長期服役和時效后的持久蠕變和拉伸性能測試結(jié)果表明，其持久和拉伸強度滿足其設(shè)計和電站安全運行要求，但沖擊韌性會顯著降低，晶界脆化嚴(yán)重。由于HR3C合金元素和相組成的復(fù)雜性，合金在長期服役過程中會有脆性相析出，合金的組織穩(wěn)定性降低，晶界處形成連續(xù)分布的板片狀M₂₃C₆碳化物，析出相粗化長大造成晶界弱化，造成合金的沖擊韌性顯著降低。HR3C合金在650℃時效200h后，沖擊韌性與供貨態(tài)HR3C相比降低50％以上，500h時效后沖擊韌性為供貨態(tài)HR3C的30％左右，更長時間時效后沖擊功會進(jìn)一步降低。HR3C合金在650℃長期時效過程中合金的沖擊韌性減小和組織穩(wěn)定性降低會顯著降低管材的壽命，嚴(yán)重時會發(fā)生爆管等，影響電廠的運行安全。

發(fā)明內(nèi)容

針對超超臨界電站鍋爐管用奧氏體鋼HR3C合金時效后沖擊韌性顯著降低的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種提高鍋爐管用奧氏體耐熱鋼時效沖擊韌性的熱處理工藝，提出通過調(diào)整合金的熱處理制度，改善合金的晶界析出相特征，提高合金的室溫沖擊韌性，同時合金的拉伸性能仍保持良好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種提高鍋爐管用奧氏體耐熱鋼時效沖擊韌性的熱處理工藝，首先將鍋爐管用奧氏體耐熱鋼在固溶溫度下進(jìn)行固溶處理，然后從固溶溫度以1～5℃/min的速度冷卻到600～700℃，最后冷卻到室溫，其中，奧氏體鋼為供貨態(tài)HR3C合金。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，固溶溫度為880～950℃。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，固溶處理的時間為1～3分鐘。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，最后冷卻采用空冷到室溫。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，HR3C合金的化學(xué)成分組成包括：0.04％≤C≤0.10％，Si≤0.75％，Mn≤2％，P≤0.030％，S≤0.030％，24.00％≤Cr≤26.00％，17.00％≤Ni≤23.00％，0.20％≤Nb≤0.60％，0.15％≤N≤0.35％，其余量為Fe。