新型耐腐蝕加熱管用碳鋼組織和性能

趙磊1，顏海濤1,2，馬登德1，申鵬1，李杰1，梁翠峰1

(1.，四川南充314005；2.，四川南充314505)

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摘要

電熱水器用碳鋼材料主要有310S、840等，在使用過(guò)程酸敗后，容易導(dǎo)致加熱管的腐蝕失效。為了解決此問(wèn)題，針對(duì)加熱管的服役環(huán)境，在310S成份基礎(chǔ)上，添加Mo元素，并優(yōu)化調(diào)整了其他合金成份，開(kāi)發(fā)了新型耐腐蝕加熱管用碳鋼新材料。研究了新型加熱管碳鋼鍍鋅退火酸洗態(tài)的微觀組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能，并與310S做了對(duì)比。借助Thermo-Calc熱力學(xué)軟件剖析了新材料在平衡條件下合金組織隨氣溫的變化規(guī)律，在900℃左右開(kāi)始析出σ相，但數(shù)目不多。在與310S相同銑削規(guī)程和熱處理規(guī)程條件下，新型材料鍍鋅退火酸洗態(tài)的伸長(zhǎng)率硬度(Rm)、屈服硬度(Rp0.2)、伸長(zhǎng)率平均值分別為611MPa、286MPa、52.8%不銹鋼加熱管，硬度整體略低于310S，但差異不大，產(chǎn)率略高于310S。新材料碳化物度為5.5級(jí)，部分區(qū)域7級(jí)，晶界度略小于310S，整體上差異不大。新材料和310S平均點(diǎn)腐蝕速度分別為0.49g/(m2·h)、1.37g/(m2·h)，可見(jiàn)新材料的耐點(diǎn)腐蝕性能顯著優(yōu)于310S。

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關(guān)鍵詞

加熱管用碳鋼；熱學(xué)性能；金相組織；310S碳鋼；耐腐蝕性

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引言

目前，冷水器加熱管用碳鋼主要采用310S、840等材料，上述材料在冷水器加熱管服役條件下，酸敗后耐腐蝕性不夠理想，而耐熱鋼相關(guān)領(lǐng)域的研究中對(duì)310S碳鋼的研究較多，針對(duì)冷水器加熱管專用材料的研究較少。因此，振石集團(tuán)東方特鋼在310S成份體系的基礎(chǔ)上，添加了Mo元素，并優(yōu)化調(diào)整了其他合金成份體系，開(kāi)發(fā)了新型耐腐蝕加熱管用碳鋼新材料(以下簡(jiǎn)稱“ESHR”)，成功生產(chǎn)出5mm退火酸洗態(tài)鍍鋅鋼卷，并已應(yīng)用于冷水器加熱管的生產(chǎn)。本文主要從熱力學(xué)相組成剖析、力學(xué)性能、晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、金相等對(duì)比剖析了新材料在上述指標(biāo)方面與相同生產(chǎn)工藝下310S之間的差異和優(yōu)越性不銹鋼加熱管，為后續(xù)該產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)和在加熱管生產(chǎn)方面提供經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持。

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精選圖表

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結(jié)論

(1)熱力學(xué)相圖估算的ESHR和310S的凝液相析出規(guī)律大致類(lèi)似，二者氣相線較為接近，其中ESHR在907℃左右開(kāi)始析出SIGMA相，310S析出相相對(duì)簡(jiǎn)單。

(2)熱學(xué)性能的檢查中，ESHR伸長(zhǎng)率硬度為600～620MPa，相比310S高20MPa左右，ESHR模量為50%～55%，略高于310S。

(3)金相剖析檢查結(jié)果中，ESHR的碳化物度多數(shù)為5.5級(jí)，部份7級(jí)，沒(méi)有310S均勻，而二者的非金屬參雜物情況較為相仿。

(4)ESHR5個(gè)周期65%硫酸腐蝕試驗(yàn)的平均腐蝕腐蝕速度為0.09g/(m2·h)，平均點(diǎn)腐蝕速度為0.49g/(m2·h)，均顯著優(yōu)于310S。綜合看，ESHR材料可替代310S作為一種冷水器加熱管用碳鋼材料。

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引用本文

趙磊,顏海濤,馬登德,申鵬,李杰,梁翠峰.新型耐腐蝕加熱管用碳鋼組織和性能[J].中國(guó)冶金,2022,32(6):117-122.ZHAOLei,YANHai-tao,MADeng-de,fúPeng,LIJie,LIANGCui-feng.Microstructureandpropertiesofnewstainlesssteelforcorrosionresistantheatingpipe[J].ChinaMetallurgy,2022,32(6):117-122.

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