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| 项目 | 15CrMoG无缝钢管 | 12Cr1MoVG无缝钢管 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 关键合金 | 0.8–1.1 %Cr,0.4–0.55 %Mo | 0.9–1.2 %Cr,0.25–0.35 %Mo,0.15–0.3 %V | V 形成弥散 VC/M(C,N) |
| 碳当量 CE(IIW) | ≈0.46 | ≈0.52 | 12Cr1MoVG淬硬倾向更高 |
| 供货态组织 | 正火+回火,珠光体+铁素体 | 淬火+回火,回火贝氏体+少量铁素体 | 12Cr1MoVG晶粒更细,碳化物更弥散 |
| 指标 | 15CrMoG无缝钢管 | 12Cr1MoVG无缝钢管 | 幅度差异 |
|---|---|---|---|
| 抗拉强度 Rm | 440–640 MPa | 470–640 MPa | 下限↑30 MPa |
| 屈服强度 ReL | ≥235 MPa | ≥255 MPa | ↑8 % |
| 580 ℃、10⁵ h 持久强度 | ≈55 MPa | ≥80 MPa | ↑45 % |
| 设计温度上限 | 550 ℃(短时 560 ℃) | 580 ℃(短时 585 ℃) | ↑30 ℃ |
| 氧化速率(580 ℃) | 0.10–0.20 mm/a | 0.05–0.08 mm/a | ↓50 % |
| 球化级别(5000 h/580 ℃) | 3–4 级 | 2–3 级 | 组织退化更慢 |
预热:15CrMoG 150–200 ℃;12Cr1MoVG 250–350 ℃。
焊后热处理:15CrMoG 660–730 ℃;12Cr1MoVG 715–745 ℃,窗口窄 30 ℃。
焊材:12Cr1MoVG 须用含 V 专用焊条(E5515-B2-V),否则焊缝持久强度下降 20 % 以上。
冷加工后均需去应力退火,但 12Cr1MoVG 对温度均匀性更敏感(±10 ℃)。
取常数 C=20,设计应力 50 MPa:
15CrMoG:P=20+550×(ln 10⁵)/1000≈20+550×11.51/1000≈26.33 → T≈545 ℃
12Cr1MoVG:P=20+580×11.51/1000≈26.68 → T≈575 ℃
同 10⁵ h 寿命下,后者可再提高 30 ℃蒸汽参数。
按氧化速率 0.08 mm/a(12Cr1MoVG) vs 0.18 mm/a(15CrMoG),若设计裕量 1 mm,则:
15CrMoG:1 mm/0.18 mm·a⁻¹≈5.6 万 h
12Cr1MoVG:1 mm/0.08 mm·a⁻¹≈12.5 万 h
氧化寿命翻倍,对再热器/过热器外壁尤为关键。
某 600 MW 亚临界机组再热器出口段:
15CrMoG φ60×4 mm,金属壁温 555 ℃,运行 8.3 万 h 后球化 4 级,胀粗 1.8 %,判废。
12Cr1MoVG 同尺寸段,金属壁温 575 ℃,运行 10.5 万 h 球化 2–3 级,胀粗 1.2 %,仍在服役。
折算剩余寿命 12Cr1MoVG 再增 2–3 万 h,与持久强度外推结果一致。
≤550 ℃、预算敏感:15CrMoG 仍具性价比;
550–580 ℃、高参数机组或 30 年设计寿命:12Cr1MoVG 为“升级首选”,材料成本仅高 20–40 %,但寿命提升 40–60 %,综合性价比更优;
≥600 ℃:需跳转至 P91/P92 等马氏体耐热钢。
结论
12Cr1MoVG无缝钢管通过加 V 细晶强化与弥散碳化物的“双机制”,在 30 ℃温升窗口内将持久强度提高约 45 %,氧化速率减半,焊接工艺虽更苛刻,但电站实际运行寿命可比 15CrMoG 延长 2–3 万小时,对 575 ℃级别超高压锅炉过热器、再热器及主蒸汽管道是经济而可靠的升级方案。
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