不銹鋼管性能和制造質(zhì)量控制要求評(píng)述

 由于不銹鋼管具有良好的高溫強(qiáng)度、抗蠕變、抗氧化及耐腐蝕等綜合性能，是石油工業(yè)及發(fā)電設(shè)備中高溫高壓管道和鍋爐用鋼的首選鋼種。此類不銹鋼管服役條件苛刻，制造質(zhì)量控制要求很高，稍有不慎可能造成使用中的災(zāi)難性事故。針對(duì)不銹鋼管在工程應(yīng)用中的重要性，介紹了不銹鋼的成分設(shè)計(jì)、組織性能特征、蠕變強(qiáng)化和劣化、成形加工的影響、焊接性和剩余壽命評(píng)估等，并對(duì)其制造質(zhì)量控制要求進(jìn)行了評(píng)述。文章指出，不銹鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)決定了其具有高的可淬硬性和優(yōu)良高溫力學(xué)性能，但也造成其加工性能和焊接性能變差。不銹鋼焊接裂紋敏感性較高，特別是高溫長(zhǎng)時(shí)間服役中蠕變過(guò)程引起的焊接熱影響區(qū)臨界區(qū)的孔洞型劣化，是不銹鋼管工程化應(yīng)用的致命弱點(diǎn)。因此，防止和延緩這一劣化過(guò)程應(yīng)該成為不銹鋼管成分設(shè)計(jì)和加工過(guò)程質(zhì)量控制的研究重點(diǎn)。

   通常把含鉻（0.5%~9%）、含鉬（0.5%~1%）及少量鎢、釩、鈮、鈦等元素的低合金鐵素體鋼稱為不銹鋼。但文獻(xiàn)中往往把鉻的上限擴(kuò)大到12%，后者已屬鐵素體不銹鋼范疇。不銹鋼具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、抗蠕變、抗氧化及耐腐蝕等綜合性能，合金含量和成本卻遠(yuǎn)低于奧氏體不銹鋼和兩類高溫結(jié)構(gòu)候選用材Ni基及FeNi基超級(jí)合金鋼，是石油化工和發(fā)電廠設(shè)備、特別是亞臨界、超臨界和超超臨界大型發(fā)電廠高溫高壓管道和鍋爐用鋼管的首選鋼種。此類不銹鋼管服役環(huán)境條件苛刻（高溫、高壓、高氧化性或腐蝕性蒸汽），性能和制造質(zhì)量要求很高，稍有不慎將造成系統(tǒng)性和災(zāi)難性事故。近十余年國(guó)內(nèi)發(fā)生的5次發(fā)電廠高溫蒸汽管道爆炸事故可能都跟此類不銹鋼管有關(guān)。美國(guó)、英國(guó)、日本在此類不銹鋼管應(yīng)用中亦發(fā)生過(guò)同類事故，有些事故同樣是災(zāi)難性的。

  為此國(guó)際上對(duì)其成分和加工過(guò)程均有長(zhǎng)期、大量和反復(fù)的研究探索，其中有些爭(zhēng)議至今未果。目前標(biāo)準(zhǔn)中此類不銹鋼管只允許采用無(wú)縫壓延方法制造，僅在大型彎頭制造中允許采用焊接法，但環(huán)焊縫焊接在應(yīng)用中總是不可避免的。美國(guó)焊接手冊(cè)1998年第8版和2011年第9版均指明不銹鋼可提供良好的焊接性和高淬硬性，但在第9版給出的修改中則指明“直到2010年不銹鋼的填充金屬和焊接程序仍在研發(fā)中”。說(shuō)明不銹鋼的焊接技術(shù)尚不成熟，焊接裂紋敏感性高是高淬硬性的根本原因，而現(xiàn)已揭示的不銹鋼蠕變劣化，特別是焊縫熱影響區(qū)（HAZ）臨界部位的空洞化更是其致命弱點(diǎn)，如何防止或者延緩這一劣化過(guò)程已成為其成分和加工過(guò)程控制要素的研究重心。