隨著人類邁進(jìn)2l世紀(jì)，節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的兩大主題。在建立美麗中國號召的指引下，我國在采用提高蒸汽參數(shù)的方法來提升火電機(jī)組的熱效率方面已走在世界前列。制約火電機(jī)組向高參數(shù)發(fā)展的主要“瓶頸”問題是耐熱材料，而大口徑鍋爐管和集箱則是“瓶頸中的瓶頸問題”。鋼鐵研究總院在“多元素復(fù)合強(qiáng)化”理論指導(dǎo)下，結(jié)合MARBN鋼的研究基礎(chǔ)，通過添加沉淀析出型元素Cu以進(jìn)一步提高強(qiáng)度，充分發(fā)揮B冶金強(qiáng)化作用，進(jìn)一步提升高溫下晶界的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)控Ni控Al，控制B和N元素之間的配比等技術(shù)措施，發(fā)明了Gll5鋼(專利號CN103045962B)。專利一并給出了熱加工工藝和熱處理工藝制度。專利文獻(xiàn)顯示：按最佳成分設(shè)計(jì)、最佳加工工藝和最佳熱處理工藝生產(chǎn)的Gll5鋼，其室溫力學(xué)性能、沖擊性能、高溫力學(xué)性能和持久性能均高于GB5310和ASME標(biāo)準(zhǔn)中的P92鋼，也高于日本Abe等人發(fā)明的MARBN鋼管的持久強(qiáng)度(文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)值)。Gll5鋼的高溫塑性低于P92鋼，CN103045962B給出的熱加工加熱溫度為1160-1180±10℃，以避免熱加工過程中的開裂。
自2016年以來，北方重工與寶特鋼等單位進(jìn)行了Gll5鋼大口徑管的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，在加熱溫度1140±10℃下沖孔、在1170±10℃下擠壓，管坯成形良好，但熱處理后的沖擊韌性僅20J左右。沖擊韌性低成為G115大口徑厚壁無縫鋼管產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)難題。同期，國內(nèi)有關(guān)單位對G115鋼開展了一些研究，并發(fā)表了一些文獻(xiàn)，例如文獻(xiàn)“正火溫度對G115鋼組織及室溫強(qiáng)度的影響”(材料熱處理學(xué)報(bào)第39卷第1期)研究了G115鋼正火溫度對組織及室溫強(qiáng)度的影響，但這些文獻(xiàn)均未涉及如何改善沖擊性能問題。
針對G115大口徑管的產(chǎn)業(yè)化沖擊性能低的問題，我公司開展了G115變形溫度與沖擊韌性關(guān)系研究，結(jié)合長期積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行工藝系統(tǒng)創(chuàng)新，在保證管坯表面良好的情況下，使鋼管熱處理后的沖擊韌性大幅提高，各項(xiàng)性能滿足T/CISA 003—2017標(biāo)準(zhǔn)要求，突破我國630℃先進(jìn)超超臨界機(jī)組關(guān)鍵材料瓶頸。
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