钟正彬，张杰

东方电气集团东方锅炉股份有限公司 四川德阳 618000

1 序言

随着大容量、高参数电站锅炉的推广，对锅炉用金属材料的要求越来越高，新材料、新工艺在锅炉制造过程中不断涌现，新材料性能的掌握、新工艺的制定成为锅炉制造企业日益紧迫的问题。具有高强度、高使用温度、高耐蚀性的S30432新型奥氏体不锈钢在锅炉制造中得到了应用，该钢种是在ASME SA-213TP304H的基础上加入适量的Cu、Nb、N，从而达到高温强度、高温塑性以及抗高温氧化腐蚀性能的最佳组合。该材料已由ASME CODE CASE 2328-2纳入ASMEⅡ SA-213 UNS标号S30432，在超临界锅炉和超超临界锅炉的高温段受热面工程应用具有较大潜力。ASMEⅠ PG-19要求S30432不锈钢在不同的设计温度下应变量超过15%或10%时需要进行固溶处理，并对固溶温度的下限（≥1095℃）提出了要求，但固溶温度变化范围较大。本文研究的主要目的就是通过试验确定S30432不锈钢最佳的固溶温度，以期获得良好的综合性能。

2 试样制备和试验方法

（1）试验材料 钢管UNS标号S30432，规格φ45mm×9.6mm。

（2）母材试样制备 钢管S30432φ45mm×9.6mm、L=250mm，下料数量1根，沿管子纵向将圆周10等分，再按SA-370圆形与标准试样成比例拉伸加工成公称直径为6.25mm（0.25in）的成比例试样，数量为10根（用3根，备用7根）。

钢管S30432φ45mm×9.6mm、L=10mm，下料数量3根（硬度+晶粒度试样）。

（3）固溶试样制备 钢管S30432φ45mm×9.6mm、L=250mm，下料数量3根，整管由L=250mm拉伸变形至L=287.5mm（应变量=15%）。

拉伸变形后取其中1根按如下尺寸下料：S30432φ45mm×9.6mm、L=10mm，下料数量18根（硬度+晶粒度试样）；取其中另2根按如下要求下料：沿管子纵向将圆周10等分，下料数量20根（拉伸试样）。

将上述试样组成6组，每组包括拉伸试样3个、硬度+晶粒度试样3个，按表1确定的温度固溶热处理并快速水冷。

表1 S30432不锈钢固溶热处理

将固溶拉伸试样按SA-370圆形与标准试样成比例拉伸试样加工成公称直径为6.25mm（0.25in）的试样，数量18根。

3 试验结果及分析

3.1 母材试样测定

原始母材试样测定：抗拉强度（10个）、屈服强度（10个）、伸长率（10个）、断面收缩率（10个）、硬度（3个）、晶粒度（3个），测定结果见表2。

表2 S30432不锈钢原始母材性能

3.2 固溶试样测定

固溶试样共有6组，每组固溶试样测定：抗拉强度（3个）、屈服强度（3个）、伸长率（3个）、断面收缩率（3个）、硬度（3个）、晶粒度（3个），测定结果见表3。

表3 S30432不锈钢固溶试样性能

3.3 母材及固溶试样对比分析

本试验采用多指标综合量化评估法[1]，以原始母材试样测定的均值数据为基准，将固溶试样的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、硬度、晶粒度的均值与母材对应均值数据对比分析，各项偏差数据见表4。以试验组号为X轴，以表4中的总分值为Y轴，做固溶热处理试样性能分值曲线，如图1所示。

表4 固溶试样的均值与原始母材的偏差

以原始母材的各项综合性能为最优作为分析基础，原始母材经过弯曲或拉伸变形、固溶热处理等加工过程后，最终恢复至与原始母材总偏差值为最小时的固溶热处理温度，认为是最佳的固溶热处理温度。从图1可见，S30432不锈钢在1100～1160℃固溶热处理时，分值曲线处于较小区域，试样的综合性能较佳。固溶热处理温度在1120℃时，分值曲线最小，其试样综合性能最佳。当固溶热处理温度超过1120℃后，随固溶热处理温度的递增，其综合性能逐渐缓慢地变差；当固溶热处理温度超过1160℃后，分值曲线快速上扬，其综合性能迅速恶化，固溶热处理温度在1180℃时，其试样综合性能最差。综上所述，S30432不锈钢最佳的固溶热处理温度为1120℃，不宜超过1160℃。

图1 固溶热处理试样性能分值曲线

ASME CODE CASE 2328-2中提出，S30432不锈钢的热处理规则可与TP347H不锈钢相同[2]，目前TP347H不锈钢普遍采用的固溶温度为1175℃，接近S30432不锈钢性能最差的1180℃温度区域。如果采用此固溶温度应用于S30432不锈钢，弯头的性能是较差的，故S30432不锈钢的固溶热处理应区别于TP347H不锈钢。

4 结束语

1）S30432奥氏体不锈钢最佳的固溶热处理温度为1120℃，不宜超过1160℃。

2）S30432奥氏体不锈钢的固溶热处理温度不宜与TP347H奥氏体不锈钢完全等同。