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1、P92P92钢弯管工艺试验研究钢弯管工艺试验研究 郭郭 延延 军军 华电电力科学研究院华电电力科学研究院 二一年十一月二一年十一月 主要内容主要内容 引言 P92钢弯管规格及工艺参数 检测试验结果与分析 结论 1 引言 国内600MW和1000MW等级的超超临界机组主蒸 汽管道和高温再热蒸汽已普遍采用P92钢（ EN10216牌号为X10CrWMoVNb9-2）； 越来越多的超超临界机组主蒸汽及高温再热蒸汽 管道系统中采用了3OD以上的弯管 ； 不同的弯管工艺参数，对弯管的成形质量、组织 性能会产生不同程度的影响，进而影响到弯管服 役后主蒸汽及高温再热蒸汽管道运行的安全性。 2 弯管规格及工艺
2、参数 P92钢弯管规格（中频感应加热弯管） 表 1 mm 弯管编号 管道规格 弯曲半径 弯曲角度 曲径比 B1ID24853 1100453.1 B2ID248531100453.1 B3ID25462 1200553.2 B4ID25453 1200623.3 弯管工艺 VALLOUREC & MANNESMANN T92/P92 BOOK： 热成形温度范围：8501100（15602010F） 锻造（镦锻）： 9501100 （17402010F） 弯曲、拉伸： 850950 （1560 1740 F） 热弯曲过程中，温度可降至750 ，弯管温度的高 低取决于弯管机能力及评定试验所确定的参
3、数。 Qualification Bends：a）OD252.050.0mm，R/OD3 b) OD244.550.0mm，R/OD3 弯管工艺 表 2 弯管编号 加热温度/ 推进速度 mm/min 冷却方式 B19001015 强迫空冷 B29401520 强迫空冷 B392010 1015 强迫空冷 B49801040 1015 强迫空冷 热处理工艺 表 3 弯管编号 正火回火 B110501070，保温90min 750770，保温150 min B2 10501070，保温90min750770，保温150 min B3 10501070，保温105min750770，保温150 mi
4、n B4 10501070，保温90min750770，保温150 min 3 试验结果与分析 原材料化学成分 P92钢管原材料硬度和金相组织 表 5 测试项测试项 目 弯管B1弯管B2弯管B3弯管B4 硬度201201200206180185 金相组织回火M，个别含有少量-Fe（5） 备注 ASME要求P92钢硬度值HB250；DL/T438- 2009要求HB180HB250 成品检验结果 表 6 检验项目标准要求 弯管B1 弯管B2 弯管B3 弯管B4 圆 度(%) 5.0 / 1.1 0.8 壁厚减薄率(%) / 10.7 10.9 9.1 8.3 波浪率(%) 2 / 0.60 硬
5、度 HB 外 弧 HB180 HB250 210229 215234 187202 213220 内 弧 189218 221234 196202 213220 中性层 192242 215243 181228 210218 磁粉探伤 级 合格合格合格合格 金相组织 回火M，个别含有少量-Fe（5），无晶间裂纹 弯管B1力学性能试验结果 表 7 性能指标标准 要求 原材料起弯部终弯部外弧中部 纵横纵横纵横纵横 常 温 Rp0.2 440 565575565575590590580575 Rm 620 705720715720735730725730 A (%) 2023212022242722
6、23 AKV41879587951399712586 高 温 Rp0.2 238308339319322332332335328 Rm /341359340340349349336345 A (%) /2830323238383029 备 注 Rp0.2和 Rm单位MPa，AKV单位J，横向断裂伸长率标准值13 弯管B2力学性能试验结果 表 8 性能指标标准 要求 原材料起弯部终弯部外弧中部 纵横纵横纵横纵横 常 温 Rp0.2 440 565575620625655655625630 Rm 620 705720745755775780755760 A (%) 2023212523202227
7、22 AKV4187951388456659455 高 温 Rp0.2 238308339339351337384351347 Rm /341359359371360390366364 A (%) /2830283433342630 备 注 Rp0.2和 Rm单位MPa，AKV单位J，横向断裂伸长率标准值13% 弯管B3力学性能试验结果 表 9 性能指标 标准 要求 原材料起弯部终弯部外弧中部内弧中部 纵横纵横纵横纵横纵横 常 温 Rp0.2 440 555560540545565570560565575570 Rm 620 705710685690705715705705710710 A (
8、%) 2023.5 22.52324222122.5222322 AKV411309013493605173616991 高 温 Rp0.2 238300310310310325320325325300310 Rm /345360355360370365370365345360 A (%) /23.5 22.5 30.5 30.53030292522.5 24.5 备 注Rp0.2和 Rm单位MPa，AKV单位J，横向断裂伸长率标准值13% 弯管B4力学性能试验结果 表 10 性能指标 标准 要求 原材料起弯部终弯部外弧中部内弧中部 纵横纵横纵横纵横纵横 常 温 Rp0.2 440 49049
9、5 535530540550565540575550 Rm 620 660665 695690700705715700720705 A (%) 2026.5 24.5 23.5 23.5 24.5 24.523222420.5 AKV4111588118787449107506248 高 温 Rp0.2 238 300305 320310325340340335340340 Rm /325325 335330340355360365350355 A (%) /2831302630.52726252527 备注 Rp0.2和 Rm单位MPa，AKV单位J，横向断裂伸长率标准值13% 3 3 检测
10、试验结果分析检测试验结果分析 （1 1）试验件的原材料化学成分、常温力学性能和短时高温）试验件的原材料化学成分、常温力学性能和短时高温 拉伸性能均符合标准要求。拉伸性能均符合标准要求。 （2 2）B4B4钢管原材料硬度在钢管原材料硬度在4 4根钢管中相对偏低，与其对应的根钢管中相对偏低，与其对应的 常温屈服强度及抗拉强度分别比另外常温屈服强度及抗拉强度分别比另外3 3根钢管低约根钢管低约1212和和7 7 ，这也印证了非破坏性试验中用硬度来验证，这也印证了非破坏性试验中用硬度来验证P92P92钢强度钢强度 的重要性。的重要性。 （3 3）4 4根弯管的壁厚减薄率总体较好，且随曲径比的增大而根弯
11、管的壁厚减薄率总体较好，且随曲径比的增大而 减小；弯管外弧、内弧及中性层等不同区域的硬度均在合减小；弯管外弧、内弧及中性层等不同区域的硬度均在合 格范围；弯管外弧面无损探伤检验未发现表面和近表面裂格范围；弯管外弧面无损探伤检验未发现表面和近表面裂 纹；金相组织与原材料组织一致，无晶间裂纹。纹；金相组织与原材料组织一致，无晶间裂纹。 （4 4） 4 4种不同加热温度与推进速度的组合工艺中，种不同加热温度与推进速度的组合工艺中，B3B3弯管弯管 不同部位的强度性能数据最为均匀，弯曲形变几乎未对材不同部位的强度性能数据最为均匀，弯曲形变几乎未对材 料性能产生影响。料性能产生影响。 （5 5）弯制时推
12、进速度较快的）弯制时推进速度较快的B2B2弯管出现了常温屈服强度明弯管出现了常温屈服强度明 显提高及曲强比下降的现象，说明在该温度下较快的推进显提高及曲强比下降的现象，说明在该温度下较快的推进 速度对弯管材料性能产生了明显不利影响。速度对弯管材料性能产生了明显不利影响。 （6 6）原材料硬度及常温拉伸强度偏低的）原材料硬度及常温拉伸强度偏低的B4B4弯管，通过弯制弯管，通过弯制 、正火及回火热处理后，材料性能已恢复到均值状态，说、正火及回火热处理后，材料性能已恢复到均值状态，说 明热处理工艺正确、合理。明热处理工艺正确、合理。 （7 7）在加热温度与推进速度合理匹配的情况下，）在加热温度与推进
13、速度合理匹配的情况下，P92P92钢中钢中 频感应加热温度宽度较大，可在频感应加热温度宽度较大，可在90090010401040范围内弯范围内弯 制。考虑到随着加热温度的提高，对感应加热温度的控制制。考虑到随着加热温度的提高，对感应加热温度的控制 需更加准确、严格，在设备能力允许的条件下建议在需更加准确、严格，在设备能力允许的条件下建议在900900 950 950 进行弯制。进行弯制。4 4种弯管工艺中加热温度与推进速度种弯管工艺中加热温度与推进速度 的最佳匹配关系是：感应加热温度为的最佳匹配关系是：感应加热温度为9209201010，推进，推进 速度为速度为101015mm/min15mm
14、/min。 4 4 结论结论 曲径比曲径比R/ODR/OD3 3的的P92P92钢中频感应加热弯管可在钢中频感应加热弯管可在 90090010401040范围内进行弯制；范围内进行弯制； 在加热温度一定时，弯制过程中的推进速度对材在加热温度一定时，弯制过程中的推进速度对材 料力学性能影响较大。因此，对于具体的中频感料力学性能影响较大。因此，对于具体的中频感 应加热弯管机而言，应通过透热试验确定科学合应加热弯管机而言，应通过透热试验确定科学合 理的推进速度；理的推进速度； 由试验数据确定的由试验数据确定的P92P92钢的最佳弯管工艺参数为钢的最佳弯管工艺参数为 ：感应加热温度为：感应加热温度为9209201010，推进速度为，推进速度为1010 15mm/min15mm/min。 谢谢 谢！谢！
