国内外T91耐热钢管质量对比分析

2002-03-18 00:00 来源：我的钢铁作者：mysteel

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1 引言

T91钢是美国70年代发展的铁素体耐热钢，625℃下该钢的持久强度和TP304H奥氏体钢相当，持久塑性的伸长率可达15%以上，用T91钢可以避免异种焊接接头的危害，简化工艺、节约成本。T91钢是主蒸汽温度由526℃向566℃过渡的首选材料，也将是由566℃向593℃过渡的关键材料，用于亚临界、超临界机组中高温、高压条件下使用的过热器和再热器。我国80年代中期进口，90年代初试制，成都无缝钢管厂、上海钢管厂、大冶钢厂、长城钢厂、江苏诚德钢管厂先后进行了试制和评定。上海锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂对从日本、欧洲进口的以及国产的T91钢进行过试验评定，钢铁研究总院和上海成套所也进行了评定。

本工作就上述各自的评定、分析结果、结合国外提供或发表的资料进行汇总、对比分析，希望有所发现，为今后该钢的研究工作和用户提供一点启示。

2 化学成分

T91钢的化学成分见表1。数据表明：

（1）日本生产的T91钢中，Al含量普遍都低。长城钢厂在生产中努力降低Al含量，达到国产钢的最高水平，可能就是这个原因而使高温持久塑性达到高水平。

（2）日本进口钢管中都未提供Ti含量，是否日本尚未重视Ti的影响。有文章认为Al、Ti影响持久塑性，长城钢厂受此观点影响，Ti含量极低，确实高温持久塑性好。究竟Al和Ti含量应当在什么范围，这是今后需要研究的。

（3）S和S化物可能在晶界上偏析或形成非连续的MnS，削弱晶界，形成空洞，导致微裂纹产生，不仅使伸长率下降，重要的是使晶界脆性破坏，希望尽量控制S含量。长城钢厂的T91钢中S含量很低，达到0.002%，与住友生产的T91钢水平相当。

（4）通常认为P含量对热塑性会造成不良影响，国产材与日本进口材的水平相当。

（5）根据我们进行的V对强度影响的研究，V含量应当偏下限，有利于提高持久强度。日本进口材中的V含量处于下限，长城钢厂和上海钢管厂生产的T91钢中V含量偏下限。

（6）根据我们对相结构的分析，N与钢中的Nb和V形成MX型金属间化合物，对强度有明显影响。日本进口材中的N含量普遍较低，值得进一步研究。

表1 T91钢的化学成分（质量分数，%）

Table1 chemical compositions of T91(mass,%)

生产厂家	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	V	Nb	N	Ni	Al	Cu	Ti	其他
ASME SA-213	0.08-0.12	0.20-0.50	0.30-0.60	≤0.020	≤0.010	8.00-9.50	0.85-1.05	0.18-0.25	0.06-0.25	0.030-0.070	≤0.40	≤0.040	―	―	―
GB5310-1995	0.08-0.12	0.20-0.50	0.30-060	≤0.020	≤0.010	8.00-9.50	0.85-1.05	0.18-0.25	0.06-0.10	0.030-0.070	≤0.40	≤0.040	―	―	―
Vallourec 1992	0.08-0.12	0.20-0.50	0.30-0.60	≤0.020	≤0.010	8.00-9.50	0.85-1.05	0.18-0.25	0.06-0.10	0.030-0.070	≤0.40	≤0.040	≤1.0	≤0.010	Sn≤0.02 Sb≤0.010
长城钢厂	0.092	0.26	0.43	0.012	0.002	8.94	0.92	0.21	0.060	0.048	0.066	<0.005	0.08	―	Sn0.0023 Sb0.0010
上海钢管(1)	0.10	0.32	0.46	0.009	0.009	8.75	0.92	0.22	0.080	0.044	0.05	0.08	―	―	W0.02
成都无缝钢管厂	0.10	0.46	0.47	0.019	0.007	8.95	0.89	0.23	0.076	0.054	0.04	0.02	0.05	0.01	―
大冶钢厂(6炉平均值)	0.091	0.40	0.46	0.011	0.005	8.69	0.93	0.23	0.080	0.040	0.11	0.014	―	―	―
诚德钢厂	0.10	0.52	0.44	0.020	0.009	8.80	0.89	0.25	0.080	0.040	0.13	0.02	0.10	―	―
上海钢管（2）	0.10	0.30	0.455	0.007	0.009	8.65	0.965	0.21	0.088	0.050	0.10	0.040	―	―	―
住友（1）	0.09	0.31	0.43	0.007	0.002	8.47	0.935	0.23	0.079	0.035	0.11	0.010	―	―	―
住友（2）（哈锅6炉平均值）	0.105	0.38	0.38	0.016	0.002	8.60	0.94	0.19	0.067	0.042	0.09	0.0015	―	―	―
住友（3）（上锅8炉平均值）	0.094	0.275	0.414	0.0144	0.0022	8.30	0.921	0.20	0.070	0.0438	0.073	0.0107	―	―	―
日本钢管（6炉平均值）	0.097	0.397	0.402	0.0042	0.0027	8.39	0.937	0.212	0.08	0.0362	0.07	0.0115	―	―	―
川崎（1983）	0.09	0.30	0.45	0.009	0.002	9.10	1.00	0.20	0.083	0.0427	0.08	0.002	0.02	―	―
住友（4）（上锅5炉平均值）	0.094	0.36	0.42	0.015	0.001	8.14	0.90	0.20	0.070	0.046	0.05	0.006	―	―	―

3 室温力学性能对比分析

表2表明，国产材和进口材都高于GB5310-95标准规定要求。日本进口材的σ_b明显比国产材要高，σ_0.2相当。国产材中，长城钢厂和成都无缝钢管厂T91钢的强度低。进口材δ₅总体上高于国产材，住友（1）可能由于σ_b和σ_0.2太高，使δ₅=20.8%，而长城钢厂则可能由于σ_b和σ_0.2不高，而δ₅=28%。同样，长城钢厂和上海钢管厂的T91钢断面收缩率Ψ分别为77%和76%，塑性良好。对A_KV在标准中没有规定，国产材和进口材数值都高。

表2 T91钢的室温力学性能

Table2 Mechanical properties of T91 at room temperature

生产厂家	σ_b	σ_0.2	δ₅	Ψ	A_KV
生产厂家	MPa	MPa	%	%	_J
GB5310-95	≥585	≥415	≥20	≥35	―
ASME SA-213	≥585	≥415	≥20	―	―
长城钢厂	652	465	28	77	93
大冶钢厂	694	531	25	―	―
上海钢管厂	695	550	24	76	82
成都无缝厂	652	478	28	―	112
江苏诚德厂	700	527	24.5	―	88
日本住友（1）	741	692	20.8	―	104
日本住友（2）	717	600	28	―	―
日本住友（3）	668	518	38	―	―
日本住友（4）	700	550	35	―	―
NKK（日本钢管）	687	536	41.2	―	―

4 高温持久性能对比

由表3可见，国内外各公司生产的T91钢管在外推持久时间10⁵h的检测数据都高于GB5310-95的推荐值，也高于欧共体435R的规定值。各公司的持久塑性，除上海钢管厂数值偏低外，国产材与日本材持久塑性水平相当。

5 结论

（1）国产材S、P含量的控制达到了进口材的水平。

（2）Al、Ti含量控制在很低时，可以得到很高的高温持久塑性；V含量控制在下限，有利于提高持久强度。

（3）长城钢厂生产的T91钢管的质量已达到或接近进口材的水平。

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