顧丕雄 朱錦美

耐蝕鋼09CrCuSb在鍋爐省煤器承壓部件上的應(yīng)用

顧丕雄 朱錦美

主要介紹應(yīng)用于鍋爐省煤器部件上的耐蝕鋼09CrCuSb與常用的20鋼的主要性能對比，以及該鋼種的焊接工藝與彎管加工工藝的特點。

我公司2014年度承接燃油（氣）鍋爐20t和65t各2臺、80t的4臺，其省煤器部件制造全部采用耐蝕鋼09CrCuSb鋼管，規(guī)格為φ38mm×4mm，準(zhǔn)備發(fā)運的80t燃油（氣）鍋爐省煤器部件如附圖所示。 以下著重介紹耐蝕鋼09CrCuSb的性能及焊接工藝和彎管加工工藝的特點。

1. 材料性能分析

（1）化學(xué)成分 09CrCuSb鋼是在20鋼的基礎(chǔ)上加入少量的Cr、Cu、Sb后，使該鋼的硫酸露點腐蝕明顯優(yōu)于20鋼。09CrCuSb鋼與20鋼的化學(xué)成分如表1所示。

80t燃油（氣）鍋爐省煤器部件

（2）力學(xué)性能 從有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中可知09CrCuSb鋼與20鋼常溫力學(xué)性無明顯差別，但從高溫許用應(yīng)力來看，09CrCuSb鋼明顯高于20鋼。省煤器部件正好處于鍋爐尾部、煙氣溫度在100～300℃之間高溫區(qū)域內(nèi)。尤其在300℃高溫許用應(yīng)力比20鋼高出14MPa（見表2）。

（3）抗腐蝕性能 20鋼管出廠時沒有耐硫酸露點腐蝕試驗要求。09CrCuSb鋼管出廠時要做耐硫酸露點腐蝕試驗，試驗合格后才能出廠。

根據(jù)壓力容器（GB150）中對09CrCuSb鋼管耐腐蝕試驗要求：每批在2根鋼管上各取1個試驗，每個試樣長為10mm，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的H2SO4溶液中，（70±2）℃的恒溫條件下浸泡24h后， 2個試樣的腐蝕速率平均值≤80g/m2·h或140g/m2·h，具體指標(biāo)由雙方協(xié)商并在訂貨合同中注明。

表1 09CrCuSb鋼與20鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 09CrCuSb鋼與20號鋼的許用應(yīng)力

（4）金相顯微組織分析 從金相顯微組織來看，正火后20鋼管和09CrCuSb鋼管的金相顯微組織都是鐵素體+珠光體，從金相組織中看到09CrCuSb鋼由于在20鋼基礎(chǔ)上加入了Cr、Cu、Sb合金元素后，其化合物明顯聚

集在珠光體內(nèi)及其邊界上。

2. 管焊接工藝

（1）焊接方法 09CrCuSb鋼碳當(dāng)量在0.34～0.48之間，說明該鋼種淬硬傾向不大，對冷裂紋不十分敏感。因此只要選擇理想的焊接方法和合適的焊接參數(shù)，對于厚度≤6mm省煤器來說，采用手工鎢極氬弧焊是最佳的焊接方法。

（2）焊接材料的選擇 由于我們使用的焊接方法是手工鎢極氬弧焊，焊接材料的化學(xué)成分與母材的化學(xué)成分基本相同即可，從S、P含量來看，母材的S、P含量比優(yōu)質(zhì)鋼的S、P含量低，基本符合焊材要求。焊絲是由上海亞盛焊材有限公司提供，具體化學(xué)成分及力學(xué)性能如表3所示。

（3）焊接工藝評定 焊接工藝評定根據(jù)《承壓設(shè)備焊接工藝評定》《NB/T47014—2011》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，同時根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》應(yīng)當(dāng)進(jìn)行金相檢驗。

省煤器產(chǎn)品需做兩個對接的焊接工藝評定：09CrCuSb同種鋼焊接和09CrCuSb鋼與20鋼異種鋼焊接，并分別記為1#試件和2#試件。試件規(guī)格為φ38mm×4mm，各做4對管子對接。焊接參數(shù)如表4所示。

力學(xué)性能試驗：1#、2#試件焊接24h后，按JB/T4730.2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%射線探傷，射線探傷全部合格后，經(jīng)機加工將焊接接頭試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗，試驗結(jié)果如表5所示。

焊接接頭金相分析：1#、2#試件各做4個斷面（整根對接管均分4個斷面），從宏觀金相觀察符合要求，未發(fā)現(xiàn)裂紋及其他焊接缺陷。同時分別進(jìn)行微觀金相組織分析，從焊縫及熱影響區(qū)來看，金相組織均為鐵素體+珠光體，熱影響晶粒沒有粗大組織，二者之間金相組織無太大區(qū)別。

焊接操作技術(shù)特點：由于09CrCuSb鋼內(nèi)添加了Cr等合金元素，焊絲熔點略高一些。焊工操作時焊接電流要加大5～10A，操作手勢更快捷些，否則焊接時送絲跟不上，易產(chǎn)生內(nèi)凹，提前滯后送氣時間要＞20s，否則焊縫保護不好，焊縫會發(fā)黑甚至產(chǎn)生氣孔，其他操作與碳鋼焊絲的焊接無差別。

表3 化學(xué)成分及力學(xué)性能

表4 焊接參數(shù)

表5 對接接頭力學(xué)性能

3. 彎管加工工藝

09CrCuSb鋼管彎管試驗有兩種形式，一種是180°（R=4D）U形彎頭，另一種是90°直角彎頭，每個爐批號抽檢2根。經(jīng)檢測，彎頭外側(cè)最大減薄率符合設(shè)計文件要求，并進(jìn)行表面滲透（PT）未發(fā)現(xiàn)缺陷，均符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4. 結(jié)語

我公司生產(chǎn)8臺燃油（氣）鍋爐的省煤器部件與鍋爐本體一起投入運行，迄今為止運行穩(wěn)定，用戶滿意。

另外，焊絲尚未正式定型，與《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件第3部分氣體保護電弧焊鋼焊絲和填充絲》（NB/ T47018.3—2011）要求在S 、P含量上有差距：①含P量應(yīng)要求≤0.020%，而GB150.2—2011為≤0.030%。②含S量應(yīng)要求≤0.010%，而后者為≤0.020%。為此希望冶金部制訂出符合特種設(shè)備承壓部件要求的優(yōu)質(zhì)焊絲品牌，并列入焊接材料樣品目錄。

顧丕雄、朱錦美，上海新業(yè)鍋爐高科技有限公司。