304H不锈钢管的力学性能和焊接性能分析

浙江至德钢业有限公司对304H不锈钢管室温及高温下的力学性能、工艺性能及晶间腐蚀性能进行了测定，并结合其固溶态显微组织、蠕变断口特征及断裂机制进行深入研究，得出以下结果：

 1. 由于氮、碳及其它合金元素固溶强化及未溶解的第二相细小质点的弥散强化作用，较之普通的304奥氏体不锈耐热钢，304H不锈钢管具有优良的室温力学性能。

 2. 高温短时拉伸性能与日产304H不锈钢管相近(略低6%)，但明显高于GB5310规定的高温短时抗拉数据值，其600℃时的抗拉强度比规定值高约30%，达到434MPa.

 3. 试验用Super304H不锈钢管总体上氮氧夹杂物较多，分布相对集中。灰色的氧化物类夹杂物在基体中成密集链状分布，为2.5级；而浅黄色的氮化物类夹杂物分布较分散，偶而可观察到呈间断链状，但不大于1级。氮化物类夹杂物经EDX成分分析，发现含有较多的碳、氮和铌，此将降低钢中碳、氮和铌的固溶强化和弥散析出强化作用。

 4. 在650℃较高应力试验条件下，304H不锈钢管蠕变断口为沿晶与穿晶复合型断裂断口，且试验应力越小（蠕变时间越长），断口越呈现沿晶断裂特征。在较低应力长时蠕变断口附近基体中观察到裂纹沿晶界长大连接而成的裂纹段，长约为11.3 um，并垂直于拉应力方向。

 5. 在650℃较低应力验条件下，TP304H不锈钢管蠕变断口沿晶断裂区域之间的断面有大量的撕裂岭，沿晶断裂面包含有细小韧窝，在部分韧窝底部可观察到细小第二相质点，蠕变断口为延性沿晶断裂断口。同时，研究中也发现夹杂物脱落或破裂形成的蠕变空洞，其尺寸约为13.3um．因此应严格控制冶炼质量，同时改变夹杂物分布，以此来提高蠕变断裂性能。

 6. 较之650℃试验温度，700℃较低应力试验条件下，TP304H不锈钢管虽然也表现出沿晶断裂特征，但沿晶断裂区域之间的断面撕裂岭明显减少，断口呈现较清晰地晶粒状轮廓，表明材料在700℃较低应力试验条件下具有较小的塑性值。

 浙江至德钢业有限公司技术人员，对500～750℃下长时时效的Super304H不锈钢管进行了0℃下摆锤式冲击试验，研究表明，Super304H不锈钢管的拉伸塑性和夏比冲击值在300h的时效时间内有些下降，但在时效3000h后保持稳定，并且，即使在500～750℃时效上万小时以后仍有足够的塑性和韧性。对时效材料的显微组织研究，发现，即使Super304H不锈钢管的含镍量比TP347H不锈钢管低，也没有o相析出。至德钢业用相计算法评定，认为钢中含硅量较低有利地阻止了脆性金属间化合物o相的析出。在锅炉制造过程中，过热器和再热器等受热面钢管都需要焊接，焊接质量的好坏直接影响到锅炉的安全运行，为此，对材料的焊接工艺性能应满足一定的要求。至德钢业用拘束焊裂纹试验和纵向可变拘束焊试验得出TP304H不锈钢管热裂纹敏感性小于TP347H。在室温和高温下，焊接点的断裂强度都在母材的强度范围内与母材平均值相同，并且断裂强度没有降低。