耐蚀钢09CrCuSb在锅炉省煤器承压部件上的应用

顾丕雄 朱锦美

耐蚀钢09CrCuSb在锅炉省煤器承压部件上的应用

顾丕雄 朱锦美

主要介绍应用于锅炉省煤器部件上的耐蚀钢09CrCuSb与常用的20钢的主要性能对比，以及该钢种的焊接工艺与弯管加工工艺的特点。

我公司2014年度承接燃油（气）锅炉20t和65t各2台、80t的4台，其省煤器部件制造全部采用耐蚀钢09CrCuSb钢管，规格为φ38mm×4mm，准备发运的80t燃油（气）锅炉省煤器部件如附图所示。 以下着重介绍耐蚀钢09CrCuSb的性能及焊接工艺和弯管加工工艺的特点。

1. 材料性能分析

（1）化学成分 09CrCuSb钢是在20钢的基础上加入少量的Cr、Cu、Sb后，使该钢的硫酸露点腐蚀明显优于20钢。09CrCuSb钢与20钢的化学成分如表1所示。

80t燃油（气）锅炉省煤器部件

（2）力学性能 从有关技术标准中可知09CrCuSb钢与20钢常温力学性无明显差别，但从高温许用应力来看，09CrCuSb钢明显高于20钢。省煤器部件正好处于锅炉尾部、烟气温度在100～300℃之间高温区域内。尤其在300℃高温许用应力比20钢高出14MPa（见表2）。

（3）抗腐蚀性能 20钢管出厂时没有耐硫酸露点腐蚀试验要求。09CrCuSb钢管出厂时要做耐硫酸露点腐蚀试验，试验合格后才能出厂。

根据压力容器（GB150）中对09CrCuSb钢管耐腐蚀试验要求：每批在2根钢管上各取1个试验，每个试样长为10mm，在质量分数为50%的H2SO4溶液中，（70±2）℃的恒温条件下浸泡24h后， 2个试样的腐蚀速率平均值≤80g/m2·h或140g/m2·h，具体指标由双方协商并在订货合同中注明。

表1 09CrCuSb钢与20钢的化学成分（质量分数） （%）

表2 09CrCuSb钢与20号钢的许用应力

（4）金相显微组织分析 从金相显微组织来看，正火后20钢管和09CrCuSb钢管的金相显微组织都是铁素体+珠光体，从金相组织中看到09CrCuSb钢由于在20钢基础上加入了Cr、Cu、Sb合金元素后，其化合物明显聚

集在珠光体内及其边界上。

2. 管焊接工艺

（1）焊接方法 09CrCuSb钢碳当量在0.34～0.48之间，说明该钢种淬硬倾向不大，对冷裂纹不十分敏感。因此只要选择理想的焊接方法和合适的焊接参数，对于厚度≤6mm省煤器来说，采用手工钨极氩弧焊是最佳的焊接方法。

（2）焊接材料的选择 由于我们使用的焊接方法是手工钨极氩弧焊，焊接材料的化学成分与母材的化学成分基本相同即可，从S、P含量来看，母材的S、P含量比优质钢的S、P含量低，基本符合焊材要求。焊丝是由上海亚盛焊材有限公司提供，具体化学成分及力学性能如表3所示。

（3）焊接工艺评定 焊接工艺评定根据《承压设备焊接工艺评定》《NB/T47014—2011》技术标准进行试验，同时根据《锅炉安全技术监察规程》应当进行金相检验。

省煤器产品需做两个对接的焊接工艺评定：09CrCuSb同种钢焊接和09CrCuSb钢与20钢异种钢焊接，并分别记为1#试件和2#试件。试件规格为φ38mm×4mm，各做4对管子对接。焊接参数如表4所示。

力学性能试验：1#、2#试件焊接24h后，按JB/T4730.2标准进行100%射线探伤，射线探伤全部合格后，经机加工将焊接接头试样进行力学性能试验，试验结果如表5所示。

焊接接头金相分析：1#、2#试件各做4个断面（整根对接管均分4个断面），从宏观金相观察符合要求，未发现裂纹及其他焊接缺陷。同时分别进行微观金相组织分析，从焊缝及热影响区来看，金相组织均为铁素体+珠光体，热影响晶粒没有粗大组织，二者之间金相组织无太大区别。

焊接操作技术特点：由于09CrCuSb钢内添加了Cr等合金元素，焊丝熔点略高一些。焊工操作时焊接电流要加大5～10A，操作手势更快捷些，否则焊接时送丝跟不上，易产生内凹，提前滞后送气时间要＞20s，否则焊缝保护不好，焊缝会发黑甚至产生气孔，其他操作与碳钢焊丝的焊接无差别。

表3 化学成分及力学性能

表4 焊接参数

表5 对接接头力学性能

3. 弯管加工工艺

09CrCuSb钢管弯管试验有两种形式，一种是180°（R=4D）U形弯头，另一种是90°直角弯头，每个炉批号抽检2根。经检测，弯头外侧最大减薄率符合设计文件要求，并进行表面渗透（PT）未发现缺陷，均符合相关技术标准。

4. 结语

我公司生产8台燃油（气）锅炉的省煤器部件与锅炉本体一起投入运行，迄今为止运行稳定，用户满意。

另外，焊丝尚未正式定型，与《承压设备用焊接材料订货技术条件第3部分气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝》（NB/ T47018.3—2011）要求在S 、P含量上有差距：①含P量应要求≤0.020%，而GB150.2—2011为≤0.030%。②含S量应要求≤0.010%，而后者为≤0.020%。为此希望冶金部制订出符合特种设备承压部件要求的优质焊丝品牌，并列入焊接材料样品目录。

顾丕雄、朱锦美，上海新业锅炉高科技有限公司。