310S不锈钢的国内外应用研究现状

美国研究和应用310S不锈钢的历史最长，日本在1970-1980年代已经将310S不锈钢作为锅炉钢，并在310S基本配方的基础上，通过添加Nb和N元素来改进材料的综合性能，使其高温持久强度更高，在高温蒸汽中的抗腐蚀能力也增加，称为S31042钢。该钢已经在超（超）临界火电机组的过热器和再热器上应用，已有10余年的电厂运行考核实绩，如1991年美国的超超临界火电机组，欧洲的COMETES700项目将该钢用于过热器的蒸汽入口端的平行管道，中国第一个百万千瓦超超临界机组（浙江玉环）也选用310不锈钢制造过热器和再热器管。

  与304不锈钢相比，310S不锈钢在抗蒸汽腐蚀和抗多种煤灰腐蚀方面具有明显的优势，但长期服役后其冲击韧性的降低比304不锈钢钢和347不锈钢明显，值得关注。我国宝钢股份公司、钢铁研究总院、久立特材公司都开展过超临界火电站用310S不锈钢钢的研制，并对比了日本生产的310S不锈钢管，典型对比钢管来自住友金属公司。

 美国ASME标准、中国GB标准等已收录了310S不锈钢。其主要化学成分见表。核电常用的是310S不锈钢，碳含量约为0.08%，加Nb的310S不锈钢，也称HR3C。310S的主要力学性能件表，其在550℃大气中应变速率的拉伸强度、延伸性较好，与304不锈钢的相当，稍次于镍基合金。310S不锈钢比347不锈钢的持久强度高，在700℃以下，比304不锈钢的持久强度略低。

  目前为止，通常采用几种方法评价奥氏体不锈钢在超临界高温水中的均匀腐蚀性能，主要以增重和减重数据分析腐蚀的动力学趋势，并结合微观分析来进行综合判断均匀腐蚀性能。以下是一些研究结果。

   310S不锈钢超临界水均匀腐蚀研究结果表明，增重数据受温度影响大，材料在600℃静态腐蚀增重量大于650℃的；在600℃腐蚀，经过试验时间1000小时后，其氧化膜的生长未达到饱和，引起的原因可能是氧化膜发生了剥落。此外，采用失重法评价了310S不锈钢在550℃和25 MPa超临界水腐蚀后的动力学，并与304不锈钢和镍基合金C276进行了对比，初步估算了310S的腐蚀速率6mg/dm2·m，约为304NG腐蚀速率(53mg/dm2·m)的1/9。据此可知，310S不锈钢具有较好的抗腐蚀性能，而304NG则很难满足SCWR使用要求。

  微观分析结果表明，奥氏体不锈钢310S和304NG等在超临界高温水中腐蚀后的氧化膜为典型的双层模式，Fe含量较高，外层氧化膜中的与基体中的相当。内层氧化膜中富含Ni 、Cr和Mn，Fe含量比外层氧化膜中的含量低。氧化膜中含有Fe3O4、FeCr2O4相等。