十四 15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）鋼管
1 簡介
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、15NiCuMoNb5、或稱WB36）是德國在30年代開發(fā)的細(xì)晶粒、高強(qiáng)度、可焊性好的耐高溫、高壓結(jié)構(gòu)鋼。該鋼采用加入Ni-Cu-Mo-Nb等幾種合金元素，進(jìn)行合理搭配的合金化，不僅大大提高了鋼的高溫強(qiáng)度及使用溫度，而且該鋼還具有良好的綜合機(jī)械性能、熱加工性和可焊性。現(xiàn)在歐洲的VALLOUREC & MANNESMANN公司、日本住友金屬生產(chǎn)這種低合金鋼管，此外德國的蒂森還生產(chǎn)此種鋼號(hào)的鋼板。此鋼在相應(yīng)的鋼廠稱為WB36或DIWA 373。其先后列入歐洲VdTUV 377/2法規(guī)和EN 10216-2標(biāo)準(zhǔn)，牌號(hào)分別為15NiCuMoNb5和15NiCuMoNb5-6-4。此鋼不僅可用于鋼板、鋼管、還可用作鍛件，尤其是大口徑無縫管應(yīng)用更為廣泛。
2 用途
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）鋼管綜合性能良好，可廣泛用于超臨界機(jī)組中的汽包、汽水分離器、制造工作溫度為400℃的水冷壁集箱、蒸汽發(fā)生器等部件，管壁溫度為500℃的承壓管道，以及核電設(shè)備等高溫、高壓部件。例如，60年代西德開始把此鋼用于蒸汽發(fā)生器的高壓和沸水區(qū)域，也用作為汽包和給水系統(tǒng)的材料。近年來，我國上海石洞口第二發(fā)電廠600MW超臨界機(jī)組水冷壁集箱、蒸汽發(fā)生器、對流管等部件也用了此鋼，其使用溫度為465℃，最高使用壓力為31.2MPa。由于DIWA 373（WB36）的強(qiáng)度等級(jí)高于20G和SA106C，采用此鋼將使鋼管壁厚明顯減薄、材料用量大大減少，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。故可以預(yù)見，該鋼在我國的應(yīng)用前景相當(dāng)看好。
3 技術(shù)要求及試驗(yàn)數(shù)據(jù)
3.1 化學(xué)成分（熔煉分析%）
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規(guī)范
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C
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Mn
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Si
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P
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S
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Cr
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Cu
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Mo
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Ni
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Nb
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N
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Al
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EN 10216-2
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0.10-0.17
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0.80-1.20
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0.25-0.50
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≤0.030
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≤0.025
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≤0.30
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0.50-0.80
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0.25-0.50
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1.00-1.30
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0.015-0.045
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≤0.05
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VdTUV
377/2
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0.10-0.17
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0.80-1.20
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0.25-0.50
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≤0.030
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≤0.025
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≤0.30
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0.50-0.80
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0.25-0.50
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1.00-1.30
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0.015-0.045
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≤0.02
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≤0.05
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試制技術(shù)協(xié)議
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0.10-0.17
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0.80-1.20
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0.25-0.50
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≤0.030
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≤0.030
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≤0.30
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0.50-0.80
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0.25-0.50
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1.00-1.30
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0.015-0.045
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≤0.02
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≤0.05
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試制技術(shù)協(xié)議：是東鍋與成都無縫鋼管廠簽訂的94-002 WB36大口徑無縫合金管國產(chǎn)化試制協(xié)議
3.2 金相組織
15NiCuMoNb5-6-4（DIWA 373、WB36）鋼的供貨狀態(tài)為正火（淬火）+回火。經(jīng)正火+回火的最終熱處理后，金相組織為貝氏體+鐵素體+索氏體或貝氏體+少量鐵素體。
3.3 力學(xué)性能
室溫力學(xué)性能
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規(guī)范
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拉伸性能（縱向）
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縱向AKv
（0℃）（J）
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σs(MPa)
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σb(MPa)
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δ(%)
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EN 10216-2
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≥[440]
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[610-780]
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≥[19]
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[27]（20℃、橫向）
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VdTUV
377/2
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≥430
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580-740
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≥18
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31
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≥[430]
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[580-740]
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≥[20]
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[39]
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試制技術(shù)協(xié)議
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≥[440]
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[610-780]
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≥[17]
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[35]（室溫）
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國內(nèi)實(shí)測值
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[565-600]
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[710-730]
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[27-29]
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[186-202]（室溫）
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注1：[ ]括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)為正火+回火的數(shù)據(jù)、其余數(shù)據(jù)為淬火+回火后的數(shù)值。
注2：表中的延伸率數(shù)據(jù)均按不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試樣測得。國內(nèi)采用5.65 （Fo是指試樣的有效橫截面積）。以下各溫度中的延伸率與此相同。
3.4 持久強(qiáng)度σ （MPa）
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規(guī)范
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400℃
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420℃
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440℃
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460℃
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480℃
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490℃
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500℃
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EN 10216-2
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373
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325
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273
|
210
|
139
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104
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69
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VdTUV
377/2
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373
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325
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273
|
210
|
139
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104
|
69
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3.5 許用應(yīng)力σ（MPa）
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規(guī)范
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400℃
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420℃
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440℃
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460℃
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480℃
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490℃
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500℃
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VdTUV
377/2
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93
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70
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46
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注：V&M沒有直接的數(shù)據(jù)，是由持久強(qiáng)度轉(zhuǎn)換而來
4 工藝資料
4.1 熱處理
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正火或淬火
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回火
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去應(yīng)力熱處理
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900-980℃空冷
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580-640℃空冷
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550-600℃空冷
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880-930℃油或水冷
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620-700℃空冷
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去應(yīng)力處理的溫度應(yīng)比實(shí)際的回火溫度低30℃。
工件的加熱應(yīng)進(jìn)行得完全、透徹。當(dāng)工件加熱至淬火溫度保溫時(shí)間為壁厚每毫米1分鐘/（壁厚小于20毫米，至少保溫20分鐘）。回火和去應(yīng)力處理保溫時(shí)間按壁厚每毫米2分鐘計(jì)算，最少不得少于30分鐘。
4.2 焊接
該鋼有良好的焊接性能。手工焊焊條L-80（AWS-E11016G），鎢極氬弧焊焊絲用SMH-80（AWS-E110S）或相應(yīng)的國產(chǎn)焊接材料。為避免焊接裂紋產(chǎn)生，焊前要進(jìn)行預(yù)熱（溫度為150-200℃）。焊后進(jìn)行去應(yīng)力處理。
國產(chǎn)試制的WB36具有良好的可焊性。其冷裂紋敏感性較大，但預(yù)熱150℃就可防止冷裂紋產(chǎn)生，對再熱裂紋不敏感。采用焊條手工電弧焊CHE607NI打底H10Mn2NiMoA/H08Mn2MoA焊絲配SJ101焊劑埋弧自動(dòng)焊焊滿，經(jīng)530-600℃焊后熱處理具有良好的性能，可以滿足制造要求 。
4.3 冷熱加工
鍛造、鐓粗的溫度范圍為850-1050℃，熱成型后須進(jìn)行淬火+回火處理。
冷加工性能良好，冷加工會(huì)帶來一定量的變形量（如外側(cè)金屬纖維延伸5%或更多），一般應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力熱處理。其機(jī)械加工性能亦較好。
