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1、IndustrialFurnaceVol.26No.4Jul.2004文章编号:1001-6988(2004)04-0004-03HK40和HP40高温炉管材料性能对比分析车俊铁,李玉珠(北京石油化工学院机械工程系,北京102617)摘要:通过对HK40和HP40微观组织的对比分析,研究了组织变化及成分对材料性能的影响,包括抗氧化性、抗蠕变性、高温强度等方面,对开发和研制新的炉管材料有一定的借鉴作用。关键词:HK40;HP40;碳化物;高温强度中图分类号:TE963文献标识码:AMicrostructureChangeandItsEffectonPropertiesofHK40andHP40F
2、urnaceTubeCHEJun_tie,LIYu_zhu(BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology,Beijing102617,China)Abstrct:Theeffectoftissueandelementonitsproperitiesisstudiedbycompareandanalysisthemicrostruc-tureofHK40andHP40.Allthesewillbehelpfultodevelopnewmaterialoffurnacetube.Keywords:HK40;HP40;carbonization;hightemp
3、eratureintension氏体(γ)为基体,加上骨架状的共晶组织(γ+1引言Cr7C3),共晶组织分布在奥氏体的枝晶间。同时在冷却过程中已有少量的Cr7C3转化为细粒的Cr23C6,工艺加热炉通常都被看成是近代石油化工工业这种次生的碳化物颗粒出现在晶界附近的奥氏体基中蒸馏、预热、裂解工艺的心脏。由于加热炉炉管是体上,这种碳化物越细,钢材的综合高温特性越好并在高温、应力和腐蚀介质的作用下长期工作的,因此越稳定。Cr7C3具有三角晶系结构,起到一定强化作要求其具有良好的抗渗碳性能、耐腐蚀性能、抗高温用,它是一种不稳定相。Cr23C6具有复杂的面心立蠕变断裂性能、抗热疲劳性能、抗氧化性能、导热
4、性方结构,以颗粒状存在时,对力学性能有益。HK40能以及铸造和焊接性能。目前,高温炉管一般都采用Cr-Ni合金钢,再加入各种合金元素,使其组织钢铸态原始显微组织见图1。发生一定的改变,以提高炉管的高温使用性能。因此,弄清组织变化与性能之间的关系,对开发和研制新的炉管材料具有重要意义。我国比较常用的高温炉管材料是HK40和HP40。2HK40炉管显微组织图1HK40炉管铸态原始显微组织HK40是奥氏体不起皮铸钢,HK40炉管是用金属模子离心浇注法制造的,合金凝固后的组织以奥[1]HK40炉管的化学成分见表1。收稿日期:2004-02-254《工业炉》第26卷第4期2004年7月表1HK40炉管的
5、化学成分(%)化学成分CSiMnPSNiCrMoHK400.35～0.450.50～2.00<1.5<0.04<0.0419.0～22.023.0～27.0≤0.503HP40炉管显微组织HP40也属于离心铸造用钢管,缓慢冷却时,室温微观组织应是奥氏体+共晶体(奥氏体+M23C6),但由于离心铸造冷却的速度很快,凝固为一不平衡过程,使得先结晶的M7C3型碳化物来不及转变成M23C6型碳化物,因此在室温下铸态组织只能是过饱和的奥氏体+共晶体(奥氏体+M23C6+M7C3),共晶碳化物主要有两种形态即骨架状和块状,骨架状×100王水腐蚀分布在晶界上,块状分布在枝晶间[2]。室温铸态组图2HP40炉
6、管铸态原始显微组织[1]织形貌如图2示。HP40炉管的化学成分见表2。表2HP40炉管的化学成分(%)化学成分CSiMnPSNiCrMoHP400.37～0.45<2.00≤1.25≤0.03≤0.0334.0～37.024.0～27.0≤0.50力比Fe大,便发生选择性氧化,形成Cr2O3氧化膜,4HK40※HP40的微观组织变化这些氧化膜结构致密、稳定并与基体结合牢固,它们在钢表面的形成阻碍了氧化膜的扩散,抑制或避免HK40和HP40都是奥氏体高温耐热钢铸造炉管,疏松的FeO生成和长大,使钢不再发生继续氧化。二者铸态显微组织基本相同,但HK40中主要是骨架状Cr对钢的抗氧化性影响,如图3所
7、示。的共晶组织(γ+Cr7C3),骨架状结构在晶内塑性良好的情况下,有利于阻止晶界滑移和裂纹扩展,有助于提高持久强度。但这一作用没有二次碳化物(Cr23C6)的影响大。这些二次碳化物分布于奥氏体基体上,阻止位错的滑移。HP40中的二次碳化物数量比HK40高。由表1、表2可知,HP40与HK40的主要差别在于HP40中Ni含量的增加。HP40耐热钢其Ni含量比HK40提高了15%,目的是为了满足炉管
