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我国耐高温无缝钢管的发展历史以及重要性

耐高温无缝钢管用途广泛。热电厂的锅炉、汽轮机和燃气轮机的主体设备构件都是由耐高温无缝钢管制造的。在石油化工方面的炼油、合成氨及乙烯装置的关键设备均离不开耐高温无缝钢管。此外还广泛用作冶金、机械、建材、轻工等各种工业炉窑中的耐热结构材料。在煤的液化、气化及核能方面(如高温气冷堆、快堆)一些核心部位的结构材料也大量采用耐高温无缝钢管。

简史由于电站,石油化工工业发展的需要,在20世纪30年代就发现了钼是提高耐高温无缝钢管热强性的有效元素,在低碳钢中加入0.5%钼,工作温度可以从450℃提高到500℃。为了解决含钼钢石墨化的问题,发展了低合金铬钼钢,英国1938年就把含0.8%铬、0.5%钼的钢(相当15CrMo)用于锅炉过热器,其后又发展了性能更高的10.25铬-0.5钼及2.25铬-1钼等钢种。为了进一步提高钢的热强性,节约钼资源,发展了铬钼钒钢系列,前苏联的12CrlMoV就是典型代表,现在仍然是制造电站锅炉的主要材料。

20世纪50年代中国开始引进和生产低合金铬钼钢和铬钼钒钢,用于电站锅炉及石油化工等方面。低合金耐高温无缝钢管以价廉、工艺性能良好等特点一直受到重视,为了进一步提高钢的性能和工作温度,60年代以来,国内外通过大量的研究工作,研制出多元的低合金热强钢,工作温度达600~620℃并在使用中部分代替了镍铬奥氏体钢。如中国研制的12Cr2MoWVTiB(102)钢,其性能超过了其他国家同类钢的水平,作为过热器管等已在中国200、300、600Mw机组中普遍应用。

中高合金耐高温无缝钢管基本上是和不锈钢同时发展起来的,1914年德国施特劳斯等指出,含足够镍和铬的钢具有抗氧化和耐酸作用,1920年以后逐渐研制出铬和铬镍不锈耐高温无缝钢管,并形成了多种分支。如以12铬型的中合金耐高温无缝钢管为主的叶片钢系列,主要用作汽轮机,燃气轮机叶片;汽车拖拉机中内燃机进排气阀用阀门钢,包括铬硅、铬镍及铬锰镍氮型钢;用于冶金机械、石油化工、轻工、建材工业炉用耐高温无缝钢管及耐热铸钢,包括高铬铁素体钢及高铬镍奥氏体钢。由于耐热铸钢比变形材具有更高的蠕变强度,近20年来在石油化工及炉用材料方面得到了广泛应用,发展了一系列用钨、钼、铌、钛等强化的高铬镍奥氏体耐热铸钢。广泛用于合成氨及乙烯裂解装置。在上述耐高温无缝钢管领域,世界发达国家使用比较成熟,多已形成了自己国家的专用标准。中国自50年代以来,在生产实践中形成了较完整的耐高温无缝钢管系列和标准牌号。如现在除有GB1221-90一热钢棒及GB413890耐高温无缝钢管板基础标准外,还有高压锅炉用钢管及管坯(GB5310-85,GB5311-89)、汽轮机叶片钢(GB8732-88)、内燃机气阀钢(GB/T1277391)、耐高温无缝钢管铸件(GB8492-87)等产品标准,基本满足中国国民经济发展的需要。在引用国外牌号的同时,结合本国的资源特点,发展了一些新的耐高温无缝钢管牌号,如2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr24Ni7SiN(RE)、3Cr18Mn12Si2N等,分别列入有关标准,使中国耐高温无缝钢管标准系列具有自己的特色。

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