[发明专利]一种高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢

说明书

本发明涉及一种高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢，属于奥氏体不锈钢技术领域。包括以下成分：Cr 21~24.5wt%,Ni 10~16.5wt%,Cu 2.5~4.0wt%,Nb 0.2~1.0wt%,Mo 0.15~0.6wt%,V 0.10~0.45wt%,以及不可避免的杂质，余量为Fe。本发明采用了铌、钼、钒三种微合金化处理，来细化钢的组织和晶粒，阻止奥氏体加热时的晶粒长大，进一步提高奥氏体耐热钢在高温下的持久强度；同时与之形成相应的稳定化合物，能使钝化膜更致密牢固，进一步提高提高本发明钢种Sp22/15的耐蚀性以适应苛刻条件，并保持良好的冲击韧性。

技术领域

本发明涉及一种奥氏体耐热钢，尤其涉及一种高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢，属于奥氏体不锈钢技术领域。

背景技术

电力对国民经济的重要性不言而喻，而我国当前总发电量的80%来自燃煤火力电站。在这样的技术背景下，燃煤火力电站的建设维护等工作显得尤为重要。为了提高燃煤的转化效率，耐高热的系统建设就成为了重要的突破口，尤其体现在600℃超超临界锅炉用高温材料的研究。我国于2006年12月第一台600℃超超临界燃煤发电机组投入运行，各项指标均已达到国际先进标准。此后我国大力发展600℃超超临界机组，至今已超过100台机组投产，在世界超超临界燃煤发电机组总量上占绝对优势。

目前广泛使用的三种耐热不锈钢分别是TP347H、Super304H和HR3C。TP347H为18Cr-9Ni-Nb，Super304H为18Cr-9Ni-3Cu-0.5Nb-N，HR3C为25Cr-20Ni-Nb-N。在650℃下累积试验10⁵小时，TP347H、Super304H和HR3C的持久强度分别为89.6Mpa、104MPa和98.1MPa。Super304H在650℃下的持久强度最好，但是在抗氧化腐蚀性能上并不是最优的；HR3C在650℃下的持久强度虽然只有98.1MPa，但它的抗氧化腐蚀性能在这三者中是最好的。也就是说要设计出一种既具有高温下的高持久强度、又具有高耐腐蚀性的奥氏体耐热不锈钢是非常困难的。

授权公告号为CN 103643171B的中国发明专利，公开了一种复合强化22/15铬镍型高强抗蚀奥氏体耐热钢。它的化学成分为：Cr 20~25wt%, Ni 12~18wt%, Cu 2~5wt%, N0.2~0.8wt%, C 0.02~0.10wt%, Nb 0.2~1.0wt%, Si＜1wt%, Mn＜2wt%, S＜0.03wt%, P＜0.03 wt%, B 0.001~0.008wt%, 余量为Fe。该钢种具有良好的长期高温时效后的冲击韧性，能用作600℃等级超超临界锅炉过热器/再热器的管道材料；但是在更高等级的高效超超临界机组上不能适用。

当前，更高设计参数31MPa，600℃/620℃/620℃的高压锅炉已经问世。中国电力顾问集团公司准备开发35MPa等级（32-38MPa），650℃等级（630-670℃）的高效超超临界机组。这将更大程度地提高火力发电时燃煤的转化效率。而高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢就成为了需要重点突破的耐热材料。

发明内容

本发明要解决上述技术问题，从而提供一种高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢。该奥氏体耐热钢用作蒸汽输送管的材料，在650℃35MPa的高温高压蒸汽环境下正常工作，并使该蒸汽输送管保持良好的冲击韧性。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种高持久强度抗蒸汽腐蚀的奥氏体耐热钢，包括以下成分：Cr 21~24.5wt%, Ni10~16.5wt%, Cu 2.5~4.0wt%, Nb 0.2~1.0wt%, Mo 0.15~0.6wt%,V 0.10~0.45wt%,以及不可避免的杂质，余量为Fe。

作为上述技术方案的优选，所述奥氏体耐热钢还包括以下成分：N 0.18~0.45wt%,C 0.04~0.12wt%。