温度对304不锈钢锅炉钢管机械性能的影响

锅炉中绝大部分承受内压的不锈钢锅炉管须长期（二、三十万小时）在以下三方面条件同时作用下工作：

1．高温——不锈钢锅炉管温度处于300～600℃区间；

2．高应力——内壁接近于不锈钢材料屈服限，个别部位高于屈服限；

3．浸蚀性介质——蒸汽、水及烟气。

在工作过程中，会产生损害锅炉钢管强度性能的各种观象，如表3-1所示温州不锈钢管。

如果不锈钢材料强度性能变坏并导致不锈钢锅炉管破裂或裂断，其后果相当严重——危害人员的生命及毁坏设备，使电能及热能中断，造成重大损失。因此，锅炉设计、制造、安装及运行人员对锅炉钢管在工作中可能发生的各种观象应有较深入的了解。

§3-1 温度对锅炉不锈钢管机械性能的影响

常温拉伸试验得到的抗拉强度、屈服限、伸长率、面缩率以及常温冲击试验得到的冲击值，是锅炉钢管的重要机械性能指标。

抗拉强度与屈服限属于不锈钢锅炉管的数量特性，根据它们的大小，可决定锅炉元件中许可的应力值以及承载截面的尺寸。

伸长率、面缩率及冲击值属于不锈钢锅炉管的质量特性。伸长率、面缩率表示锅炉不锈钢管工艺性能的好坏，冲击值表示不锈钢管承受冲击载荷的能力及脆化的程度。通过它们也可在一定程度上判断钢捌。质量，因为如果锅炉不锈钢管存在较大缺陷，像严重偏析、大量非金属夹杂物、组织不均或疏松等，这些特性都将明显下降，特别是横向试件表观得尤为显著。有时会遇到这种情况：抗拉强度偏高的同时伸长率偏低，这并不意味着锅炉不锈钢管的质量有问题，这是轧钢结束了较低温度而又未进行相应热处理，使钢中残存塑性变形（加工硬化）造成的，此现象是能通过热处理予以改变的。

随着温度的升高，上述机械性能有所改变，如图3-1所示。图中给出的是锅炉常用的304锅炉钢管（经920～950℃正火）及12Cr1MoV低合金钢（经900～920℃正火及630～650℃回火）的情况。

由图可见，304锅炉钢管在200～300℃区间出现强度上升及塑性下降趋势，此现象称为“蓝脆性”，因为温度约为300℃时，钢的表面出现一薄层蓝色氧化膜。有些碳钢的蓝脆性表现得比图3-1(a)更为明显。因此，不希望在这个温度区间进行伴随有塑性变形的加工。

低合金钢也有类似现象，但不明显且表现在温度较高区间，约在500℃上下(图3-1(b))。

出现蓝脆性的温度区间随变形速度而改变，在很大变形速度的冲击载荷条件下，304不锈钢管的蓝脆性发生在450—500℃温度区间。

温度对拉伸曲线最初部分的形状也有很大影响，图3-2给出了软钢拉伸曲线受温度影响的情形。在常温条件下，拉伸曲线上有锯齿形屈服阶；温度升高后，屈服阶有所下降；约在300℃以上时，屈服阶就完全消失，这时只能按指定塑性变形值(一般为0.2%)来求“条件屈服限”σ0.2了。

高温下拉伸试验的结果在一定程度上取决于拉伸速度的大小，拉伸速度对屈服限的影响尤为显著。10毫米直径的五倍长度（标距长度为直径的。五倍）试件（304不锈钢锅炉管）在400—500℃温度条件下，拉伸速度由2毫米／分钟改变为0.2毫米／分钟，”屈服限约下降1.5-2公斤力／毫米2。即加载时间延长，屈服限变小。因此，为了得到可以重复的高温拉伸数据：必须对拉伸速度给以具体规定。上述情况说明：在高温情况下，“时间”因素对锅炉不锈钢管强度特性有着明显的影响。高温短期拉伸试验所得强度数据已不能完全表征高温长期工作钢管的强度特点。高温强度除靠短期拉伸试验外，还须靠长期拉伸试验——“蠕变试验”、 “持久强度试验”来判断。