TCSTM 00155-2019《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》简述

作者:体育博彩  来源:365体育  时间:2019-10-25 18:40  点击:

  2018年10月31日立项的CSTM《高压锅炉用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》团体标准(标准计划编号为CSTM LX 5500 00155-2018),在经历了标准起草、征求意见稿、送审稿和报批稿等多个环节后,形成了T/CSTM 00155-2019《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》标准正式文本,于2019年8月13日发布,将在2019年11月13日实施。ASME Gr ade91等级钢管(ASME SA213 T91 / ASME SA335 P91/国产化牌号GB/T 5310 10Cr9Mo1VNbN)是在9Cr-1Mo钢的基础上,通过控制含碳量,添加钒、铌、氮等强化元素而研究开发的一种改良型马氏体耐热钢,在世界范围内得到了广泛应用,也是我国电站锅炉及其各类压力管道领域中非常重要的材料之一。该材料1985年列入美国ASME A335标准,1995年以“10Cr9Mo1VNbN”牌号纳入GB 5310-1995标准,成为我国超临界、超超临界锅炉(机组)的主要受热面管、集箱及其管道的主要材料之一。我国各大钢管厂、锅炉制造厂、各大电科院及其院校研究机构,在材料引进、消化和国产化该钢种的过程中,深化并完善了ASME规范所没有提及的技术细节和工艺细节,产品质量达到了ASME规范的预期性能,在实际运行中,产品未因性能等因素引发重大质量问题。

  T/CSTM 00155-2019《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》标准所述的10Cr9Mo1VNbNG牌号,是在采纳了ASME SA 213 T91、ASME SA335 P91和GB/ T5310 10Cr9Mo1VNbN,并结合制造与使用经验积累的基础上,将关键技术细节和工艺细节归纳总结、修订和完善关键技术指标,形成团体标准,全面提升各生产制造环节的质量控制水平,使其形成优于常规Grade91的新型产品。

  标准在制定过程中,遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则,注重标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合。本着先进性、科学性、合理性和可操作性的原则来进行本标准的制定工作。

  本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则》的要求编写。牌号10Cr9Mo1VNbNG是 在GB/T 5310—2017标准10Cr9Mo1VNbN的基础上,参照ASME CASE 2864-2019和用户的特殊需求,在化学成分、力学性能、金相组织和晶粒度控制等诸多方面均有所提升的高质量等级10Cr9Mo1VNbN(SA213 T91 / SA335 P91)材料。根据GB/T221—2008《 钢铁产品牌号表示方法》在10Cr9Mo1VNbN牌号尾部增加“G”符号,G代表锅炉用管(钢),防止设计、制造和使用中的牌号混淆。

  10Cr9Mo1VNbNG作为更高级的Grade 91级耐热钢,其产品的技术要求与GB/T 5310《高压锅炉用无缝钢管》相近,但个别指标略高、与实际应用更和谐。因此,本标准采标对象主要为GB/T5310《高压锅炉用无缝钢管》,同时参考了NB/T 47019.3《锅炉、热交换器用订货技术条件》、EN10216-2:2013《压力用途的无缝钢管 交货技术条件 第2部分:规定高温性能的非合金钢和合金钢钢管》、《ASME锅炉及压力容器规范 第Ⅱ卷A篇 铁基材料》2017版中的SA-335/335M《高温用铁素体合金钢无缝钢管规范》和SA-213/SA-213M 《锅炉、过热器和热交换器用铁素体和奥氏体合金钢无缝管》及《ASME锅炉及压力容器规范案例》2017版案例CASE 2864。

  目前,10Cr9Mo1VNbN(Grade 91)是国内外超(超)临界锅炉过热器、再热器、集箱、主蒸汽管道、再热热段管道的常用材料。由于ASME规范Ⅱ卷工作组依据日本国立材料研究所、美国电力科学院

  等研究机构提供的试验数据,拟下调Grade 91 级钢许用应力。由于国内的电站锅炉设计及建造大多采用ASME规范设计与建造,如果许用应力下调,国内的火电机组及其化工容器设计也需要进行相应的调整。

  关于Grade 91级钢许用应力即将调整的信息,在国内相关发电设备企业、锅炉厂、钢厂、研究机构、标委会和行业管理机构引起了较大的反响。该钢国产化以后,各大研究机构及其冶金制造企业,进行了比较深入研究和生产实践,在原标准规范的基础上,又在冶炼、热处理和性能指标上进行了丰富和完善,使其在近30年的应用中,并无重大质量问题出现。但是,由于ASME规范和国家标准所规定的Gr.91级钢的技术条件相对宽泛,一些影响产品性能的技术要求没有被纳入规范或标准中,可能因某些产品制造商和使用者的不当做法导致如硬度不均等质量偏差。对此,中国特种设备检测院、湖北新冶钢有限公司、宝山钢铁股份有限公司、内蒙古北方重工业集团有限公司进行了数据收集,湖北新冶钢有限公司进行了数据汇总、分析。同时,由湖北新冶钢有限公司、中国特种设备检测院等单位广泛搜集国内外相关Gr.91的技术标准和资料,进行全面总结归纳,由湖北新冶钢有限公司编制起草了“高压锅炉用10Cr9Mo1VNbNG 无缝钢管”标准草案初稿,并广泛征求中国特种设备检测院、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、上海锅炉厂有限公司、东方锅炉有限公司等国内锅炉厂与技术机构对Gr.91钢团体标准的意见,在2018年11月,中国材料与试验团体标准委员会发布材标字(2018) 113号CSTM标准《高压锅炉用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》立项公告,湖北新冶钢有限公司根据各方专家的修改意见,对标准草案初稿进行了认线日形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关文件,2018年12月3日,由CSTM特种设备领域委员会将标准征求意见稿和编制说明发布在中国材料与试验标准平台网站上公开征求意见。

  截至2018年12月28日,共收到13个单位的回复意见、提出了65条意见或建议,在对这些意见进行分类、归纳、整理和分析后,对标准征求意见稿进行了补充、修改,形成了标准送审稿。

  2019年3月15日,由CSTM标准委员会特种设备领域委员会组织行业相关专家,在湖北黄石召开《高压锅炉用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》(送审稿)CSTM团体标准审查会。会议上审查专家对标准使用范围成品成分以及一些格式问题提出了修改意见,其中包括拓宽标准的适用范围,将标准名称《高压锅炉用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》改为《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》等,工作组根据审核专家组的意见,对标准送审稿进行了修改、补充,形成了标准报批稿。

  10Cr9Mo1VNbNG在标准中,对冶炼工艺及其流程中的工艺参数设计进行了进一步的完善和细化。其中,因10Cr9Mo1VNbN钢的高合金含量,为保证其化学成分和组织的均匀性问题,规定了合金的冶炼流程及制管的最小压缩比要求,以确保产品的结晶度及其组织和晶粒度的均匀性。详见表1。

  《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》标准在制修订过程中,对材料10Cr9Mo1VNbN(P91)钢管的化学成分、力学性能、金相检测进行了详尽的国内外标准的数据对比:

  在化学成分控制上,参照GB/T 5310-2017、ASME CADE CASE 2864、国内主要锅炉厂采购技术条件及钢管厂实际生产10Cr9Mo1VNbN(T91、P91)钢管的数据积累确定。此外,增加了气体及其五害元素的控制要求,详见表2。

  参照GB/T 5310《高压锅炉用无缝钢管》、NB/T 47019.3《锅炉、热交换器用订货技术条件》、EN10216-2:2013《压力用途的无缝钢管 交货技术条件 第2部分:规定高温性能的非合金钢和合金钢钢管》、《ASME 锅炉及压力容器规范 第Ⅱ卷 A篇铁基材料》2017版中的SA-335/335M《高温用铁素体合金钢无缝钢管规范》和SA-213/SA-213M 《锅炉、过热器和热交换器用铁素体和奥氏体合金钢无缝管》、国内锅炉厂的采购技术要求及工业化生

  产实际生产数据积累,给出了10Cr9Mo1VNbNG成品钢管室温力学性能的规定,包括抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击吸收能力和硬度等,与10Cr9Mo1VNbN(T91、P91)相比,提高了抗拉强度和屈服强度,使其与硬度指标更吻合,详见表3。

  此外,还根据用户需求,在标准附录A中,分别增添了610℃和620℃高温短时拉伸性能数据为186MPa和173MPa。

  T/CSTM 00155-2019《承压设备用10Cr9Mo1VNbNG无缝钢管》标准中A、B、C、D各类夹杂物的细系级别与粗系级别应各不大于2.0级,Ds类夹杂物应不大于2.0级,以及A、B、C、D各类夹杂物的细系级别总数与粗系级别总数应各不大于5.5级,均严于GB/T 5310 A、B、C、D各类夹杂物的细系级别与粗系级别应各不大于2.5级,Ds类夹杂物应不大于2.5级,以及A、B、C、D各类夹杂物的细系级别总数与粗系级别总数应各不大于6.5级的要求。

  钢管实际晶粒度的检测考核适当放宽,采纳3级或更细,两个试片上晶粒度最大级别与最小级别差不超过3级的提议,以确保合金元素能很好的溶入基体中,从而获得良好的高温持久性能和抗氧化性能。因此,成品钢管的显微组织检测要求更严格些,即应以获得回火马氏体或保持马氏体位向的回火索氏体为目标,不应存在高温铁素体(δ-铁素体)和自由铁素体,详见表4。

  T/CSTM 00155-2019 10Cr9Mo1VNbNG标准的制定和实施,将有助于国内Grade 91级钢保持或提高该钢的预期性能,规避因性能指标调整可能造成的成本提高及连带经济损失。如果考虑其他关联成本或更换更高等级的材料,损失将会更大。其次,通过本标准的制定,实现制造技术和标准制定水准的提升,将对改进Grade 91级钢整体制造工艺水平,提升我国的冶金工业产品质量有着非凡的意义。

  此外,通过本团体标准制定与实施,可以参与或影响ASME标准法规的完善和改进,使微观组织、压缩比、晶粒度等关键技术指标逐步纳入到Grade 91级钢的规范中,更好的实现Grade 91级钢的预期性能,提升了我国材料科技工作者标准化规范的影响力。(孔繁革 徐彤 朱志宝 黄颖)

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