耐蝕鋼09CrCuSb在鍋爐省煤器承壓部件上的應用

顧丕雄 朱錦美

耐蝕鋼09CrCuSb在鍋爐省煤器承壓部件上的應用

顧丕雄 朱錦美

主要介紹應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，規格為φ38mm×4mm，準備發運的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）化學成分 09CrCuSb鋼是在20鋼的基礎上加入少量的Cr、Cu、Sb后，使該鋼的硫酸露點腐蝕明顯優于20鋼。09CrCuSb鋼與20鋼的化學成分如表1所示。

80t燃油（氣）鍋爐省煤器部件

（2）力學性能 從有關技術標準中可知09CrCuSb鋼與20鋼常溫力學性無明顯差別，但從高溫許用應力來看，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℃之間高溫區域內。尤其在300℃高溫許用應力比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，在質量分數為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，具體指標由雙方協商并在訂貨合同中注明。

表1 09CrCuSb鋼與20鋼的化學成分（質量分數） （%）

表2 09CrCuSb鋼與20號鋼的許用應力

（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

集在珠光體內及其邊界上。

2. 管焊接工藝

（1）焊接方法 09CrCuSb鋼碳當量在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，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，焊接材料的化學成分與母材的化學成分基本相同即可，從S、P含量來看，母材的S、P含量比優質鋼的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，具體化學成分及力學性能如表3所示。

（3）焊接工藝評定 焊接工藝評定根據《承壓設備焊接工藝評定》《NB/T47014—2011》技術標準進行試驗，同時根據《鍋爐安全技術監察規程》應當進行金相檢驗。

省煤器產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。試件規格為φ38mm×4mm，各做4對管子對接。焊接參數如表4所示。

力學性能試驗：1#、2#試件焊接24h后，按JB/T4730.2標準進行100%射線探傷，射線探傷全部合格后，經機加工將焊接接頭試樣進行力學性能試驗，試驗結果如表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，未發現裂紋及其他焊接缺陷。同時分別進行微觀金相組織分析，從焊縫及熱影響區來看，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別。

焊接操作技術特點：由于09CrCuSb鋼內添加了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，易產生內凹，提前滯后送氣時間要＞20s，否則焊縫保護不好，焊縫會發黑甚至產生氣孔，其他操作與碳鋼焊絲的焊接無差別。

表3 化學成分及力學性能

表4 焊接參數

表5 對接接頭力學性能

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。經檢測，彎頭外側最大減薄率符合設計文件要求，并進行表面滲透（PT）未發現缺陷，均符合相關技術標準。

4. 結語

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

另外，焊絲尚未正式定型，與《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件第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量應要求≤0.020%，而GB150.2—2011為≤0.030%。②含S量應要求≤0.010%，而后者為≤0.020%。為此希望冶金部制訂出符合特種設備承壓部件要求的優質焊絲品牌，并列入焊接材料樣品目錄。

顧丕雄、朱錦美，上海新業鍋爐高科技有限公司。