[发明专利]一种抗再热裂纹的含W高强度低合金耐热钢

说明书

本发明提供一种抗再热裂纹的含W高强度低合金耐热钢，其化学成分按质量百分数为：C：0.04～0.11％、Si：0.50％以下、Mn：0.10‑0.60％、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Ni：0.40％以下、Cr：1.90～2.60％、V：0.20～0.30％、Nb：0.02～0.08％、Mo：0.05～0.30％、W：1.45～1.75％、Ti：0.01～0.06％、B：0.001～0.012％、Al：0.03％以下、N：0.01％以下，其余为Fe及不可避免杂质。本发明耐热钢具有优异的抗再热裂纹性能，能够应用于超(超)临界火电机组高温部件。

技术领域

本发明属于耐热钢技术领域，具体涉及一种高强度、低合金耐热钢，它具有优异的抗再热裂纹性能，在焊后热处理或高温服役过程中对粗晶粒热影响区形成的晶间裂纹不敏感。

背景技术

为了减少燃煤发电对环境的污染，需要发展高效、清洁的超(超)临界火电机组。目前提高火电厂效率的主要途径是提高蒸汽温度和压力，这对材料的耐高温、高压性能提出了更高的要求，需要开发高强度等级的耐热钢来满足锅炉参数提升的需求。

目前，锅炉用钢的发展有两个方向：一种是铁素体耐热钢，另一种是奥氏体耐热钢。相比于奥氏体耐热钢，铁素体耐热钢具有成本低、导热性好、热膨胀率小和耐热疲劳性好等优点，因而在超(超)临界火电机组中得到了广泛的应用。铁素体耐热钢的发展又分为两条主线，一是逐渐提高主要耐热合金元素Cr的含量，在合适热处理后形成稳定的回火马氏体组织，如T/P91、T/P92、T/P122及E911等9～12％Cr中合金耐热钢；二是保持较低的Cr含量，添加V、Nb、Mo、W等合金元素，在合适的热处理后形成稳定的贝氏体组织，如T/P23、T/P24等含2.25％Cr的新型低合金耐热钢。作为铁素体耐热钢发展的一支，新型低合金贝氏体耐热钢高温蠕变强度相较传统的低合金耐热钢有较大提升，如日本住友和三菱重工开发的含W的2.25Cr-1.6WVNb钢(T23)和德国瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司开发的含Mo的2.25Cr-1MoVTi钢(T24)，其600℃蠕变断裂强度达到传统2.25Cr-1Mo钢(T22)的1.8倍，接近于T/P91钢。新型低合金耐热钢还降低了碳含量，因而焊接性也得到了明显的改善，它们非常适合于制造超(超)临界锅炉的水冷壁、过热器和再热器等部件，也可用于制造集箱、主要蒸汽管等大口径厚壁管道。

然而，近些年发现T23等新型低合金耐热钢具有明显的再热裂纹倾向，发生了多起由于再热裂纹导致的泄漏事故，严重影响到机组的安全、稳定运行，并且造成了巨大的经济损失。再热裂纹是指金属材料的焊接接头在焊后热处理或者高温服役情况下，由于应力释放而在粗晶粒热影响区(CGHAZ)产生的一种晶间裂纹，也被称为焊后热处理裂纹或应力释放裂纹。T23和T24钢在焊态下的热影响区硬度可以控制在350HV以下，在焊接小径管(壁厚δ≤10mm)时，即使取消焊后热处理也不会产生冷裂纹。但是，在高温服役条件下，仍然有可能产生再热裂纹。明显的再热裂纹倾向，成为制约T23、T24等新型低合金耐热钢使用的瓶颈问题。