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TP347H不銹鋼管

347H/S34700/1Cr19Ni11Nb TP347H (1Cr19Ni11Nb)屬于高碳含鈮Cr-Ni奧氏體不銹鋼，由于含穩(wěn)定化元素Nb，其耐晶間腐蝕和耐多硫酸晶間應(yīng)力腐蝕性能良好，在酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)中其耐蝕行與含Ti的18-8奧氏體不銹鋼相近，因此廣泛用于鍋爐、發(fā)電、石油、化工、合成纖維、食品、造紙等工業(yè)。用于大型鍋爐過熱器管、再熱器管、蒸汽管道和石油化工的熱交換器。 TP347H (1Cr19Ni11Nb)屬于高碳含鈮Cr-Ni奧氏體不銹鋼，由于含穩(wěn)定化元素Nb，其耐晶間腐蝕和耐多硫酸晶間應(yīng)力腐蝕性能良好，在酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)中其耐蝕行與含Ti的18-8奧氏體不銹鋼相近，因此廣泛用于鍋爐、發(fā)電、石油、化工、合成纖維、食品、造紙等工業(yè)。由于Nb較Ti 不易燒損，此鋼種又可用作焊接鉻鎳奧氏體不銹鋼的焊芯。該鋼種比316系具有更高的高溫強(qiáng)度和更好抗高溫氧化性能，所以又常作為熱強(qiáng)鋼使用。

SA213-TP347H不銹鋼原制造工藝使該鋼的晶粒粗大，其晶粒度為G.S No4-5級(jí)。粗晶粒的TP347H的不銹鋼用于鍋爐過熱器和再熱器的部件中，在高溫運(yùn)行的情況下，管子內(nèi)壁蒸汽氧化形成的氧化皮容易剝離。氧化皮堆積在管子彎頭處，引起管子局部過熱甚至爆炸。更易嚴(yán)重的是，剝落的氧化皮被帶入氣輪機(jī)內(nèi)將造成氣輪機(jī)的嚴(yán)重浸蝕性損壞。研究表明，預(yù)防奧氏體不銹鋼管子內(nèi)表腐蝕的一個(gè)有效措施是減小晶粒尺寸，細(xì)晶粒的奧氏體組織能加快鉻在晶界的擴(kuò)散遷移，并與蒸汽中的氧形成一層致密的富鉻氧化鉻（Cr2O3），這個(gè)富鉻氧化層能阻止高溫蒸汽對(duì)管子內(nèi)壁進(jìn)一步氧化。為了提高奧氏體不銹鋼高溫強(qiáng)度，必許提高固熔處理溫度。但是提高固熔處理溫度必導(dǎo)致晶粒尺寸變大，為解決高溫強(qiáng)度與晶粒變大的矛盾，

TP347H不銹鋼管通過改善TP347H制造工藝，獲得高溫強(qiáng)度好的細(xì)晶粒TP347H。細(xì)晶粒工藝與粗晶粒工藝的不同之處在于：新工藝在***后一道拔管之前將管子進(jìn)行一次溫度高于***終固熔處理溫度的軟化退火。在高溫軟化退火過程中析出大量Nbc質(zhì)點(diǎn)阻礙了***終固熔處理過程中奧氏體晶粒長(zhǎng)大的阻礙。細(xì)晶粒的TP347H的不銹鋼的晶粒度為G.S No8。即SA213-TP347HFG。  為進(jìn)一步提高鍋爐用不銹鋼管的高溫蠕變強(qiáng)度，耐高溫腐蝕特性和耐蒸汽氧化特性，日本投入了大量的人力、物力、財(cái)力，對(duì)現(xiàn)有的SA213-TP304H、SA213-TP347H、SA213-TP310H三種奧氏體不銹鋼進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)綜合性能良好的超臨界、超超臨界鍋爐用不銹鋼管的新材料，即：超級(jí)304H，細(xì)晶粒TP347H(TP347HFG) , HR3C (TP310HCbN)三種新型不銹鋼。  下面具體談一下TP347H。  2、TP347H的性能  TP347H：也是ASME SA-213中的鋼號(hào)，為鉻鎳鈮奧氏體不銹鋼；我國(guó)GB5310-95將該鋼列入其中，牌號(hào)為1Cr19Ni11Nb，此鋼也為成熟鋼種。由于該鋼是用鈮穩(wěn)定的奧氏體鋼，故其具有較好的抗晶間腐蝕性能、較高的持久強(qiáng)度、良好的組織穩(wěn)定性和抗氧化性能，此外還具有良好的彎管和焊接性能；其綜合性能優(yōu)于TP304H。但由于合金元素較多，與TP304H一樣，容易產(chǎn)生加工硬化，使切削加工較難進(jìn)行；其熱膨脹系數(shù)高，導(dǎo)熱性差；故在與異種鋼焊接并在高溫下使用時(shí)，須考慮兩種材料的膨脹系數(shù)和高溫強(qiáng)度匹配問題。 

TP347H鋼管性能優(yōu)良。主要用于制造亞臨界、超臨界壓力參數(shù)的大型發(fā)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部件；對(duì)于承壓部件，工作溫度可達(dá)650℃；對(duì)于抗氧化部件，其抗氧化使用溫度可達(dá)850℃。但由于具有奧氏體鋼所具有的缺點(diǎn)，此種耐熱鋼用于承壓部件上時(shí)，同樣有可能在某種程度上，被T92和HCM12A部分替代。  3、TP347H焊接及化學(xué)成分：  SA213-TP347H奧氏體耐熱不銹鋼,焊接時(shí)必須進(jìn)行背面充氬保護(hù)，以防止焊縫根部氧化燒損和影響現(xiàn)場(chǎng)施工特別是鍋爐臨檢時(shí)的焊接質(zhì)量及進(jìn)度。  管子材料SA-213TP347H 焊接材料采用E347H-16，ER347H。而1Cr19Ni9Ti和E347-15(A137）不能保證含碳量≥0.04%。  SA213-TP347H是奧氏體不銹耐熱鋼，屬于18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼，相當(dāng)于我國(guó)的1Cr19Ni11Nb?；瘜W(xué)成份見表1[1]。

4、TP347H的焊接時(shí)的工藝要求

4.1 嚴(yán)格對(duì)口質(zhì)量要求

4.1.1 坡口角度

坡口角度為60°~70°，鈍邊0.5~1mm，間隙2~2.5mm，間隙太小容易造成未焊透，間隙過大，填充金屬量大，焊接速度相對(duì)減慢，溫度升高，容易導(dǎo)致背面燒焦[6]。建議在對(duì)口過程中，使管排焊口基本達(dá)到焊接要求，對(duì)個(gè)別間隙過大的焊口可以采用填補(bǔ)法，先在一端堆焊一層打磨干凈再對(duì)口。

4.1.2 坡口清理

管口在組對(duì)前應(yīng)對(duì)母材內(nèi)外壁每側(cè)10~15mm范圍內(nèi)的油、水、漆、銹等清理干凈，直到發(fā)出金屬光澤。

4.2 充氬保護(hù)

充氬保護(hù)的質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量，對(duì)過燒缺陷消除起關(guān)鍵作用。在安裝焊口的兩端塞可溶紙，位置距離管口約30mm（一定要保證距離，距離太近氬氣不能充分保護(hù)焊縫，距離太遠(yuǎn)內(nèi)部空氣不能被氬氣充分置換），對(duì)口后在焊口間隙塞保溫棉條，保證焊口無縫隙，在管排對(duì)面撕開一小口把自制的銅管塞進(jìn)焊口中間，管排正面也開口，保證氣室內(nèi)的空氣被充分置換。開始充氬約3分鐘后，進(jìn)行打底焊接，焊縫處的保溫棉條逐漸扯開，到封口時(shí)拔出銅管快速焊接?？梢钥赡鼙苊飧垦趸毕莸漠a(chǎn)生。

4.3 選擇合理的焊接電流

焊接電流是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，電流過小，缺少足夠的焊接線能量，不能使坡口兩側(cè)母材充分熔化，形成未焊透；電流過大，焊接熱輸入量過大，熔池溫度過高容易產(chǎn)生過燒。對(duì)于該類存在燒焦現(xiàn)象的合金鋼的焊接，焊接電流控制的范圍偏?。?phi;63.5×4mm的管口，打底電流為90~100A，而蓋面時(shí)電流85~95A，這樣有利于層間溫度的控制，從而減少根部合金元素?zé)龘p的可能性。

4.4 焊層設(shè)計(jì)

小徑管焊接過程，因熱量不易散失，焊口溫度容易升高，層間溫度過高，使接頭金屬晶粒長(zhǎng)大，甚至出現(xiàn)過燒，層間溫度應(yīng)控制在150℃以下。焊后用水急冷，以減少在敏化溫度區(qū)間內(nèi)停留的時(shí)間。

采用多層焊接，根部焊縫不宜焊的太薄，也不宜焊得太厚，根部焊層太薄，在焊接第二層時(shí)，尤其是在背面不充氬保護(hù)時(shí)，容易把根部重新溶化造成根部燒焦；根部焊得太厚，熱輸入量增加，熔池溫度過高，也會(huì)造成根部燒焦，根部焊層厚度宜控制在2~2.5mm，焊層不宜太厚，宜控制在1.5~2.5mm 的厚度范圍內(nèi)，以減少焊縫的熱輸入量，降低熔池溫度，必要時(shí)用水冷卻降溫，以焊接要求溫度，避免根部重新熔化導(dǎo)致燒焦。

5. 結(jié)論

通過以上分析，在焊接SA213-TP347H奧氏體不銹鋼時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a. 嚴(yán)格控制對(duì)口質(zhì)量，保證焊接前準(zhǔn)備充足。

b. 充氬保護(hù)所做的氣室要規(guī)范，氣室深度控制要得當(dāng)，保證有一個(gè)良好的內(nèi)部焊接環(huán)境。

c. 嚴(yán)格控制層間溫度，一般控制在150℃以下。

d. 采用小的焊接線能量。

e. 控制焊接電流和焊道厚度的焊接工藝，對(duì)保證焊接質(zhì)量有益。