高温钢材性能比较

规范 该钢种已被收录到 ASTM A 213 和 A335 中，在现行的 ASME2001 版规范中该钢 种以 CODE CASE2180-2 的 形式出现，正式进入规范材 料。
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奥氏体钢 钢种 SUPER304H
性能特点 由于氮的固溶强化作用，该钢的强度水平高于普通的 18Cr-8Ni 型不锈钢，而塑性却与 TP347H 几乎相同； 650℃持久强度 10 万小时的外推值为 128MPa(该值远高 于 TP347H)。 该钢的焊接性能良好(未焊前预热和焊后热 处理的钨极氩弧焊焊接头，其拉伸性能与母材类同，接 头各部位冲击韧性也较好，焊缝金相组织为奥氏体加少 量铁索体，接头质量满足技术条件规范的要求：焊接头 的各种性能均基本上与母材接近，持久强度与母材一 致)，组织稳定性好，且具有较好的抗蒸汽氧化性能(与 细 晶 粒 的 TP347H 基 本 相 同 ： 优 于 SUS321H 和 SUS316H)以及较好的抗高温腐蚀性能(略低于 TP347H， 但差异较小)。 Super304H 在 650℃时的许用应力比
规范 ASME SA-213 ASME SA-335
该钢已正式被收录到 ASME 规范中的 SA-213 和 SA-335 标准中，其许用应 力 按 规 范 案 例 （ CODE CASE）2179-3。
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钢种
E911/P911
性能特点 伸率和断面收缩率在 400℃以下大致相同，400℃以上 T92 略低些； 时效后 T92 的冲击值有所下降， 但仍不低； 在 600、650℃其持久强度远高于相应温度下的 T91(且 具有良好的持久塑性)，在 650℃为 T91 的 1.6 倍；与 TP347H 的等强温度为 625℃， 当温度低于 625℃时， T92 的持久强度高于 TP347H。此外 T92 有良好的韧性、可 焊性以及加工性能；抗蒸汽氧化性能好，与 T91 基本相 同：抗高温腐蚀性能略优于 T91。焊接试验证明 T92 有 较好的抗裂性，预热温度 100 ℃时止裂；采用钨极气 体保护焊、手工电弧焊与埋弧焊等三种工艺得到的接头 的力学性能、650℃的持久强度均满足要求。钢管在电 厂长期运行(21272 小时)后取样进行的持久试验表明， 持久强度几乎没有降低。与 T122 相比，T92 性能略优， 但价格相当高昂。高的 W 含量使其在长期高温运行中 有可能出现蠕变脆化，P92 作为厚壁部件时有Ⅳ型裂纹 的倾向，所有这些都还需要更长时间的运行考核来证 明。 含 9%Cr 的 CrMoWV 钢是由德国 V&M 开发用于主蒸汽 和再热热段系统集箱、过热器管子的新钢种，欧洲牌号 为 X11 CrMoWVNb9-1-1，也是一种 9%Cr 的马氏体热 强钢， 是在 P91 基础上以 1.0％W 取代部分 Mo， ASME 在 规范中提供的高温许用应力值略低于 P92。由于该钢中 钨的含量较 T/P92 的含量少，所以这种钢在长期应用中 不易发生脆变。这种钢具有很好的高温强度和直到 650℃连续运行的持久强度，已经积累了 1景 规范 该 材 料 首 次 实 际 装 机 ASME 运行时间是 1989 年，由三 菱重工株式会社与和歌山 共同火力株式会社共同使 用在锅炉的过热器和再热 器上 ( 参 数 19MPa ，
CODE CASE 2328，并收录到美国材 料与试验学会材料标准 ASTM A 213 (03a 版) 中，UNS 编号 S30432； 日 本 标 准 牌 号 SUS304J1HTB
应用范围 该钢最高使用温度为 650℃， 可用于先进的 超临界锅炉机组的材 料， 制造超(超)临界机 组电站锅炉金属壁温 超过 650℃的过热器、 再热器和高温集箱、 主蒸汽、再热蒸汽管 道等。若将该钢用在 亚临界锅炉上可用其 代替 TP347H 和 T9l 厚壁管， 如该钢在 600 — 650 ℃ 的 锅 炉 过 热 器和再热器上可部分 代 替 TP304H 和 TP347H，具有良好的 经济价值。
Cr、Ni、较多的 Nb 和 N，其抗拉强度高于常规的 18Cr-8Ni 不锈钢，持久强度和许用应力远高于常规的 18Cr-8Ni 不锈钢以及 TP310 钢，高温耐热蚀抗力大大 优于 18Cr-8Ni 或 19Cr-11Ni 钢，且抗蒸汽氧化性能 极优，炸接接头也满足规范的要求。
铁素体钢 钢种 T91/P91
性能特点 T91 钢具有较好的综合力学性能，时效前后的组织和性 能稳定，具有良好的焊接性能和工艺性能，较高的持久 强度及抗氧化性。它与奥氏体 TP304H 相比，具有比奥 氏体不锈钢更低的热膨胀系数和较高的导热系数，且持 久强度的等强温度和等应力温度较高，分别达到 625℃ 和 607℃。T91 与 T9(9Cr-1Mo)钢相比，600℃的持久强 度是后者的三倍，且保持了 T9(9Cr-lMo)钢的优良的抗 高温腐蚀性能。
应用范围 该钢的最高使用温度 为 650℃、 最佳使用温 度为 585-625℃，T91 常用于制造壁温不超 过 650℃的高温过热 器、高温再热器、屏 式过热器等重要部 件，用于亚临界锅炉 的过热器和再热器上 可替代 TP304H 和部 分 TP347H， 也可用作 为压力容器和核电高 温 受压件用 钢。P91 主要用于制造金属壁 温不超过 600℃高温 过热器和再热器集 箱、主蒸汽管道，其 在超临界机组中应用 的优越性更为明显。
该钢种已被收录到 ASTM A 213-03a 和 A335-03 中，其 牌号为 T/P911。在现行的 ASME2001 版规范中该钢 种以 CODE CASE 2327 的 形式出现，正式进入规范材 料。
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钢种 性能特点 HCM12A T/P122 是一种 12%Cr 的马氏体热强钢。钢管综合性能 （T122/P122） 优良，具有较好的组织稳定性和高温强度、抗氧化性能 和抗腐蚀性能；该钢种是住友金属在其早期已开发的 12%Cr 钢 HCM12 的基础上通过 W 取代更多的 Mo，并 添加 1.0%Cu 抑制 δ 铁素体的形成，进一步提高了蠕变 强度，并因消除 δ-铁素体使韧性得到提高，得到了 HCM12A（T/P122，12Cr0.5Mo2WCuVNb） ，该钢种在 600-650℃之间的蠕变性能与 T/P92 接近，但由于 Cr 含 量高，抗蒸汽氧化和烟气腐蚀性能优于 T/P92。适合 620℃以下的厚壁部件。时效前后的力学性能、持久强 度差异较小：焊接性能(HCMl2A 的焊接冷裂倾向优于 T9l 钢)、韧性良好。与 T91 相比，该钢在高温 650℃时 的持久强度、抗氧化性能和抗 腐蚀性能更优(耐蒸汽 氧化抗力试验的氧化皮厚度随服役时间延长而增加，但 未发现氧化皮剥落现象)。与奥氏体不锈钢相比，奥氏 体不锈钢在高温下的持久强度和抗氧化性能虽优于 HCMl2A，但奥氏体钢的应力腐蚀或晶间腐蚀却是一个 难题， HCMl2A 无此类问题， 用 但该钢焊接接头存在弱 化现象，且价格也较高。
T92/P92
与 T91/P91 一样，T92/P92 具有比奥氏体钢更为优良的 热膨胀系数和导热系数。T92/P92 是一种新型的 9%Cr 的马氏体热强钢。该钢是由日本新日铁公司在 T/P91 （9Cr-1Mo-V-Nb）合金成分的基础上通过加入 1.8％的 W 取代部分 Mo，大大提高了固溶强化的效果，T92 与 T91 相比，600℃以下的力学性能两者大致相当，600℃ 以上则 T92 为高，600℃的许用应力比 T91 高 34％；延
571/543℃)运行了六年。高 参数下的更长期的安全使 用性能还需要实机考核。
由于其综合性能大大 优于 TP347H，将来应能得 到 广 泛 应 用 ， 但 与 SUPER304H 相比，有可能 被后者替代。
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钢种
性能特点
HR3C
HR3C 是一种结合了 TP310H 和 TP310Cb 的改进 的 25Cr-20Ni 型奥氏体耐热钢，其公称成分为 0.1C-25Cr-20Ni-Nb-N。由于在该钢中加入了很多的
TP347HFG
应用范围 该钢最高使用温度可 达 700℃， 主要用于超 (超)临界锅炉的过热 器和再热器。由于其 性能优良，无论从经 济性(性能价格比上 只有较大的优势，比 TP34711 的价格约高 9％左右， 但壁厚可减 薄 20 ％ ) 和 可 靠 性 看， 它都是今后超(超) 临界锅炉中过热器和 TP304H 高 90% 、 比 TP347H 高 48% 、 比 再 热 器 钢 管 ( 用 于 取 TP347HFG 高 21% ， 而 且 比 25Cr-20Ni 类 的 代过去、现在所用的 常规 18Cr-8Ni 型不 TP310HCbN(HR3C)略高 5%左右。如从抗氧化性、 锈钢)的重要的、首选 抗腐蚀性能上看，它与 TP347HFG 接近，但综合性价比 的材料。 可能略优些。 此钢的室温、高温力学性能与 TP347H 基本相同；但持 TP347HFG 钢 管 与 久强度比 ASME 规范的 TP347H 规定值高约 20％，在 TP347H 一样， 主要用 600—750℃之间的持久塑性也更佳：焊接性能、疲劳性 于制造超(超)临界压 能大大优于常规的 TP347H 钢管，且具有较好的抗晶间 力参数的大型发电锅 腐蚀性能、良好的组织稳定性和更优异的抗氧化及剥离 炉的高温过热器、高 性能，此外还具有良好的弯管性能。此钢的高温耐蚀性 温再热器、屏式过热 在 18Cr-8Ni 不锈钢中是最好的。如从抗氧化性、抗腐 器的高温段以及各种 蚀性能上看，TP347HFG 比 SUPER304H 还略优一些； 耐 高 温 高 压 的 管 件 等；对于承压部件， 但性价比可能略差些。
应用情况及前景 T91／P91 钢是一种可替代 TP304H（可在 625℃代替 TP304H 奥氏体钢，大大地 降低材料使用成本）的铁素 体钢，而且和先进的蒸汽系 统的发展相适应。该钢是完 成主蒸汽温度由 538'C 向 566'C 过渡的首选材料，是 完成主蒸汽温度由 566℃向 593℃过渡的关键材料，是 用于改造现役发电机组高 温部件的最有前途的替换 材料，具有广阔的应用前 景。我国已成功地用于亚临 界机组的主蒸汽管道，取得 了很好的运行业绩，目前的 超临界机组的主蒸汽管道 广泛采用 P91。P91 在欧洲 应用的最大蒸汽参数是 588 ℃ /28.6Mpa 和 580 ℃ /31Mpa。 由于该钢性能优良， 该钢作为将来、现有锅炉的 使用温度可达 650℃， 最高温度区以及超临界压 可在电站锅炉中的高 力锅炉管子用钢，主蒸汽和 温过热器、再热器部 再热蒸汽管道用钢必将得 分 代 替 TP304H 和 到广泛应用。 TP347H 应用， 可望改 善钢管的运行性能，