Was ist Super 304H-Stahl?

Mit der Entwicklung ultra-superkritischer Anlagen konnte die Hochtemperaturfestigkeit herkömmlicher austenitischer 18-8-Edelstähle (wie TP304H-Stahl) bei Dampfparametern von 600 °C nicht mehr den Anforderungen gerecht werden. Aus diesem Grund hat die japanische Sumitomo Metal Corporation neue Materialien für die Heizflächenrohre der Anlage entwickelt, wie TP347HFG-Stahl, SUPER304H-Stahl und HR3C-Stahl. Super 304H-Stahl ist ein neuer Typ von 18-8 Stahl, hauptsächlich verwendet bei der Herstellung von Überhitzern und Nacherhitzern von ultra-überkritischen Kesseln, deren Metallwandtemperatur 700 °C nicht überschreitet. Derzeit produziert Shasqida Mannesmann (ehemals DMV Company) in Deutschland auch ähnliche Stahlrohre mit der Güteklasse DMV 304HCU.

Super304H-Stahl ist ein Stahl, der auf TP304H-Stahl basiert und dessen Mn-, Si-, Cr- und Ni-Gehalt reduziert wurde. Dem Stahl werden 2,5% bis 3,5% Cu, 0,30% bis 0,60% Nb und 0,05% bis 0,12% N hinzugefügt, sodass im Betrieb eine Diffusionsausfällungsphase und eine kupferreiche Verstärkungsphase entstehen. Es kommt zu einer Ausfällungsverstärkung mit NbC(N), NbCrN und M23C6, wodurch die zulässige Spannung bei Betriebstemperatur stark erhöht wird. Die zulässige Spannung bei 600 bis 650 °C ist 30% höher als bei TP347H-Stahl. Die Dampfoxidationsbeständigkeit des Stahls ist mit der von TP347HFG-Stahl vergleichbar und deutlich besser als die von TP321H-Stahl. Es ist im ASME Code Case 2328-1, ASTM A-213 Standard aufgeführt, die Nummer ist S30432.

 

Die chemische Zusammensetzung von Super 304H

C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	N	Al	B	Nr.	Cu	V	Mo
0.08	0.21	0.79	0.03	0.001	18.42	8.66	0.11	0.007	0.004	0.5	2.77	0.04	0.35

 

Die mechanischen Eigenschaften von Super 304H

Streckgrenze, Mpa	Zugfestigkeit, Mpa	Dehnung, %
360/350	640/645	58/60

 

Aufgrund der hohen Dampfparameter von ultra-überkritischen Einheiten ist die Oxidationsbeständigkeit von Stahl, der in Hochtemperaturdruckteilen von Kraftwerken verwendet wird, sehr wichtig. Im Allgemeinen wird die Innenwand von Stahlrohren aus Superstahl 304H kugelgestrahlt, um die Dampfoxidationsbeständigkeit zu verbessern. Auf der Innenfläche des Stahlrohrs bildete sich eine 30 μm dicke Kugelstrahlschicht und seine Mikrostruktur war im Vergleich zu der von nicht kugelgestrahlten Stahlrohren verfeinert. Nach dem Dampfoxidationstest bei 650 °C und 600 Stunden ist die Oxidschicht des kugelgestrahlten Stahlrohrs dünner und dichter, und die Dampfoxidationsbeständigkeit des Stahlrohrs ist verbessert. Derzeit haben mehrere führende Stahlwerke in China eine ähnliche Güte 10CrL8Ni9NbCu3Bn hergestellt, die in GB 5310-2008 spezifiziert ist und derzeit in mehreren Projekten für ultra-überkritische Einheiten in China verwendet wird.