1 简介
T23(HCM2S)是日本住友金属株式会社在我国G102(12Cr2MoWVTiB)基础上,将碳含量从0.08-0.15%降至0.04-0.10%改进材料的焊接性能,Mo量从0.50-0.65%降至0.05-0.30%、W量从0.30-0.55%升至1.45-1.75%而研制成功的低合金贝氏体型耐热钢,近年由ASME Code Case 2199-1确认批准,拟列入ASME SA213,牌号定为T23。该钢的前身、我国的G102(12Cr2MoWVTiB)在国内的大型电站锅炉上已经得到广泛应用。
T23(HCM2S)钢力学性能和金相组织稳定、焊接性能好,室温强度和冲击韧性较G102为佳,许用应力基本等同于我国的G102、而优于SA213-T22和我国的12Cr1MoVG。总的说来,T23(HCM2S)优点较多,由于G012在我国的锅炉中已经成功应用多年,T23(HCM2S)钢在国内等同代替G102完全可行。
2 用途
T23(HCM2S)综合性能良好,其最高使用温度为600℃,可用于制造大型亚临界电站锅炉金属壁温不超过600℃的过热器和再热器;或用作为超临界锅炉的水冷壁材料;此钢的大口径管(P23),可用于制造金属管壁温度≤575℃(较佳使用温度为550℃)高温过热器联箱、高温再热器联箱及主蒸汽管道等。
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 |
W |
Mo |
V |
Nb |
N |
Al |
ASME code case 2199-1 |
0.04-0.10 |
0.10-0.60 |
≤0.50 |
≤.030 |
≤.010 |
1.90-2.6 |
1.45-1.75 |
0.05-0.30 |
0.20-0.30 |
0.02-0.08 |
≤0.03 |
≤0.03 |
住友规定 |
0.04-0.10 |
0.10-0.60 |
≤0.50 |
≤.030 |
≤.010 |
1.90-2.6 |
1.45-1.75 |
0.05-0.30 |
0.20-0.30 |
0.02-0.08 |
≤0.03 |
≤0.03 |
注:还含有B(硼),规定值均为0.0005-0.006%。
3.2 金相组织
T23(HCM2S)钢的供货状态为正火+回火。经正火+回火的最终热处理后,金相组织为回火贝氏体。
3.3 力学性能
室温力学性能
规范 |
拉伸性能(纵向) |
硬度HRB |
||
σs(MPa) |
σb(MPa) |
δ(%) |
||
ASME code case 2199-1 |
≥400 |
≥510 |
≥20 |
≤97 |
住友规定 |
≥400 |
≥510 |
≥20 |
≤97 |
3.4 持久强度σ(MPa)
规范 |
500℃ |
525℃ |
550℃ |
575℃ |
600℃ |
625℃ |
650℃ |
Case 2199-1 |
165 |
157 |
131 |
106 |
82 |
55 |
3.5 许用应力σ(MPa)
温度℃ |
350 |
400 |
450 |
500 |
525 |
550 |
575 |
600 |
625 |
650 |
σ |
125 |
124 |
117 |
111 |
105 |
87 |
71 |
53 |
38 |
25 |
注:ASME code case 2199 的数据
3.6 抗氧化性
对该钢在600℃的蒸汽抗氧化性试验表明:T23(HCM2S)钢管在该温度下的抗氧化性略优于SA213-T22的抗氧化性能 。
4 工艺资料
4.1 热处理
T23(HCM2S)钢的热处理规范为:正火+回火,正火温度1060±10℃+回火温度770±10℃。
4.2 焊接
由于该钢碳含量低,故有良好的焊接性能,对薄壁管焊前可不预热,焊后也不必热处理。可采用钨极气体保护电弧焊(GTAW)或药皮焊条电弧焊(SMAW);填充金属分别为#T-HCM2S和#HCM2S,可由日本SUMKIN WELDING INDUSTRIES供货。对厚壁管如尺寸Φ101.6×15.8的,ASME code case 2199要求进行不低于150℃的预热后,则不用进行焊后热处理,但若采用焊后热处理,推荐700-730℃/按25.4mm/h、但不少于30分钟的热处理;对大口径厚壁管,推荐200-300℃的预热,焊后进行700-730℃/最少按25.4mm/h的热处理。
对异种钢焊接:
A)与T22,焊接材料、预热/层温和焊后热处理,均按T22的要求执行;
B)与T91,焊接材料按T23、预热/层温(200-350℃)和焊后热处理(700-730℃);
C)与TP347H,焊接材料用ERNiCr-3、预热/层温(不要求)和焊后热处理(按T23进行);
D)与TP304H,焊接材料用ERNiCr-3、预热/层温(不要求)和焊后热处理(按T23进行);
4.3 弯管
对T23:该钢弯曲变形性能与T22接近,适合各种弯曲工艺。冷、热弯后硬度只是略有增加时(HV170-190),可不采用弯后热处理;但冷加工率高于15%,弯曲部分的持久强度将下降,推荐采用去应力热处理,与焊后热处理相同; Flat bending的加热温度高于AC3,硬度升高达HV300-310时,至少进行弯后去应力热处理,推荐最好采用正火+回火(1050℃/1小时、空冷+770℃/1小时、空冷)。
对P23:热弯采用高频加热,在950-1050℃之间进行;弯后推荐快速冷却。弯后采用与P91相同的正火+回火的热处理,其正火后推荐快速冷却以保证得到更好的韧性。