一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管及其製造方法
2023-10-11 12:19:44 1
一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管及其製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管，以質量%計，含有碳（C）：0.04%-0.10%,矽（Si）≤0.75%,錳（Mn）≤2.00%,鉻（Cr）:24.00%-26.00%,鎳（Ni）:19.00%-22.00%,鈮（Nb）:0.20%-0.60%,氮（N）:0.150%-0.350%，磷（P）≤0.030%,硫（S）≤0.015%，剩餘部分為鐵（Fe)和雜質。通過採用上述技術方案製造的無縫鋼管耐腐蝕性好，內外表面質量好，適用於高壓耐熱的特定場合。
【專利說明】一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無縫鋼管【技術領域】，具體涉及一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管及其製造方法。【背景技術】
[0002]目前，國內製造的無縫鋼管技術含量低，都是採用採購過來的普通荒管經過簡單的冷拔(或冷軋)工藝，經常規的固溶熱處理後酸洗交貨，普通的原材料滿足不了特定場合的用途，常規的製造工藝生產不了特定場合使用的無縫鋼管，其中，固溶熱處理的溫度和保溫時間把握不準，生產出來的鋼管不能承受特定場合的壓力。大多企業只能生產普通的流體管道、常壓的鍋爐管道，對於特種場合使用的高壓鍋爐不鏽耐熱無縫鋼管基本依賴國外進口。
【發明內容】
[0003]針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種耐腐蝕性好，內外表面質量好，適用於高壓耐熱的特定場合的高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管。
[0004]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管，以質量 ％ 計，含有碳(c):0.04%-0.10%,矽(Si) ^ 0.75%,錳(Μη) ( 2.00%,鉻(Cr):24.00%-26.00%,鎳(Ni ): 19.00%_22.00%, fg(Nb):0.20%-0.60%,氮(N):0.150%-0.350%，磷(P) ( 0.030%,硫(S) ( 0.015%，剩餘部分為鐵(Fe)和雜質。
[0005]碳在不鏽鋼中對組織的影響主要有兩個方面，一方面碳是穩定奧氏體的元素，另一方面碳和鉻的親和力很大，與鉻形成一系列的複雜的碳化物，所以從強度和耐腐蝕兩方面來看，碳在不鏽鋼中的作用是相互矛盾的，當碳含量規定在0.04%-0.10%時，既滿足硬度和耐磨性的要求，又兼顧了一定的耐腐蝕功能。矽的含量在小於等於0.75%時，矽能顯著提高不鏽鋼的屈服點、抗拉強度。由於錳可以與硫形成高熔點(1600°C)的MnS，一定程度上消除了硫的有害作用，錳具有很好的脫氧能力，從而改善鋼的品質，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度，錳能降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時增加奧氏體的穩定性，抵制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫，因此，錳在鋼中是一種有益元素。鎳在規定的含量中耐腐蝕性明顯改善，鉻是決定不鏽鋼的屬性材料，鎳與鉻同時存在於不鏽鋼時，鎳作為合金元素在不鏽鋼中的作用，在於它使高鉻鋼的組織發生變化，使不鏽鋼的耐腐蝕性和工藝性能大大增強。鈮是強碳化物形成元素，是防止晶間腐蝕而加入不鏽鋼中的，鈮還能鈮能提高鋼的熱強性。氮是穩定和促進奧氏體元素，在奧氏體鋼中，氮化物的析出呈彌-散分布，產生彌散硬化，提高材料的高溫耐磨性，同時，氮化物一般都是在在晶界上析出，提高了晶界的高溫強度，從而提高了材料的蠕變強度，但是氮量的增加不能超過它在鋼中的溶解度，否則容易產生氣泡現象，氮含量在0.150%-0.350%最好，不會產生氣泡。
[0006]一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，是對使用上述化學組成的坯料制管的加工方法，包括以下步驟，[0007]I)對坯料進行第一次酸洗；
[0008]2)對酸洗過的坯料進行修磨、軋拔聯合、去油；
[0009]3)判斷是否滿足成品要求，如否則進行中間品固溶熱處理、矯直、酸洗並重複第2
步；
[0010]4)如是則進行成品固溶熱處理、矯直和成品定切；
[0011]5)將成品進行酸洗。
[0012]所述步驟2)中的修磨採用鋼管內外表面自動轉拋機裝置，在兩條平行線上各裝三臺電機，每臺電機的主軸上固定安裝有砂輪片，砂輪片用電機帶動，共組成了六臺外表面拋光機，在兩條平行線之間另裝一臺電機，該電機上裝一根長軸，並裝上砂輪片，用電機主軸帶動，進行內表面拋光。
[0013]所述步驟3)中的固溶處理採用全自動熱處理爐，該爐長30米，爐內分為三個區域段，並在全自動熱處理爐的出爐處設一個冷卻區，並制定了具體的熱處理工藝參數，爐內三個區域段分為預熱段、加熱段、保溫段，預熱段的溫度規定為1000°c -1100°C，加熱段的溫度規定為1100°C -1150°C，保溫段的溫度規定為1000°C -1050°c。
[0014]所述步驟5)成品酸洗步驟後還有一個成品檢驗步驟，所述的成品檢驗包括表面檢驗、水壓檢測、渦流探傷、超聲波探傷、晶間腐蝕測試、晶粒度測試、拉力試驗、擴口試驗、壓扁測試、硬度測試、碳硫分析。
[0015]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0016]本發明公開的一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管，其特徵在於:以質量％計，含有碳(C):0.04%-0.10%,矽(Si) ( 0.75%,錳(Mn) ( 2.00%,鉻(Cr):24.00%_26.00%,鎳(Ni): 19.00%-22.00%,鈮(Nb): 0.20%_0.60%,氮(N): 0.150%_0.350%,磷(P)≤ 0.030%,硫
(S)< 0.015%，剩餘部分為鐵(Fe)和雜質。雜質為生產加工時必不可少的物質，是本領域技術人員所熟知的。
[0017]碳在不鏽鋼中對組織的影響主要有兩個方面，一方面碳是穩定奧氏體的元素，另一方面碳和鉻的親和力很大，與鉻形成一系列的複雜的碳化物，所以從強度和耐腐蝕兩方面來看，碳在不鏽鋼中的作用是相互矛盾的，當碳含量規定在0.04%-0.10%時，既滿足硬度和耐磨性的要求，又兼顧了一定的耐腐蝕功能。矽的含量在小於等於0.75%時，矽能顯著提高不鏽鋼的屈服點、抗拉強度。由於錳可以與硫形成高熔點(1600°C)的MnS，一定程度上消除了硫的有害作用，錳具有很好的脫氧能力，從而改善鋼的品質，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度，錳能降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時增加奧氏體的穩定性，抵制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫，因此，錳在鋼中是一種有益元素。鎳在規定的含量中耐腐蝕性明顯改善，鉻是決定不鏽鋼的屬性材料，鎳與鉻同時存在於不鏽鋼時，鎳作為合金元素在不鏽鋼中的作用，在於它使高鉻鋼的組織發生變化，使不鏽鋼的耐腐蝕性和工藝性能大大增強。鈮是強碳化物形成元素，是防止晶間腐蝕而加入不鏽鋼中的，鈮還能鈮能提高鋼的熱強性。氮是穩定和促進奧氏體元素，在奧氏體鋼中，氮化物的析出呈彌-散分布，產生彌散硬化，提高材料的高溫耐磨性，同時，氮化物一般都是在在晶界上析出，提高了晶界的高溫強度，從而提高了材料的蠕變強度，但是氮量的增加不能超過它在鋼中的溶解度，否則容易產生氣泡現象，氮含量在0.150%-0.350%最好，不會產生氣泡。
[0018]一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，是對使用上述化學組成的坯料制管加工方法，包括以下步驟，
[0019]I)對坯料進行第一次酸洗；
[0020]2)對酸洗過的坯料進行修磨、軋拔聯合、去油；
[0021]3)判斷是否滿足成品要求，如否則進行中間品固溶熱處理、矯直、酸洗並重複第2步；
[0022]4)如是則進行成品固溶熱處理、矯直和成品定切；
[0023]5)將成品進行酸洗。
[0024]所述步驟2)中的修磨採用鋼管內外表面自動轉拋機裝置，在兩條平行線上各裝三臺電機，每臺電機的主軸上固定安裝有砂輪片，砂輪片用電機帶動，共組成了六臺外表面拋光機，在兩條平行線之間另裝一臺電機，該電機上裝一根長軸，並裝上砂輪片，用電機主軸帶動，進行內表面拋光。把鋼管放在外表面拋光機上，調節六臺外表面拋光機的位置，開啟外表面拋光機的電機，砂輪片轉動，自動修磨鋼管外表面，再開啟內表面拋光機的電機，使其轉動，並把內拋光機的砂輪片和主軸放入鋼管內孔中，這樣，內外表面同時轉面，由於砂輪片和鋼管表面是面接觸，鋼管的每個面都能修磨，修磨效率大大提高，勞動力節省了 65%，修磨質量全覆蓋，修磨質量大大提高。
[0025]所述步驟3)中的固溶處理採用全自動熱處理爐，該爐長30米，爐內分為三個區域段，並在全自動熱處理爐的出爐處設一個冷卻區，並制定了具體的熱處理工藝參數，爐內三個區域段分為預熱段、加熱段、保溫段，預熱段的溫度規定為1000°c -1100°C，加熱段的溫度規定為1100°C -1150°C，保溫段的溫度規定為1000°C -1050°c。固溶熱處理後的耐熱鋼管，力學性能和工藝性能有了很大提高，其中，屈服點提高了 22%，抗拉強度提高了 18%，延伸率提高了 26%，力學性能和工藝性能試驗數值的穩定性提高了 39%。
[0026]所述步驟5)成品酸洗步驟後還有一個成品檢驗步驟，所述的成品檢驗包括表面檢驗、水壓檢測、渦流探傷、超聲波探傷、晶間腐蝕測試、晶粒度測試、拉力試驗、擴口試驗、壓扁測試、硬度測試、碳硫分析。
[0027]本發明的無縫鋼管尤其適用於特定場合，如:超(超)臨界電站鍋爐發電機組、熱交換器、高壓鍋爐、核電站核安全級等高的壓耐熱特定場合。
[0028]上述實施例對本發明的具體描述，只用於對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限定，本領域的技術工程師根據上述發明的內容對本發明作出一些非本質的改進和調整均落入本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管，其特徵在於:以質量％計，含有碳(C):0.04%-0.10%,矽(Si) ( 0.75%,錳(Mn) ( 2.00%,鉻(Cr): 24.00%_26.00%,鎳(Ni): 19.00%-22.00%,鈮(Nb):0.20%_0.60%,氮(N):0.150%_0.350%，磷(P)≤ 0.030%,硫(S)( 0.015%，剩餘部分為鐵(Fe)和雜質。
2.一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，其特徵在於:是對使用具有權利要求1所述化學組成的坯料制管的加工方法，包括以下步驟， 1)對坯料進行第一次酸洗； 2)對酸洗過的坯料進行修磨、軋拔聯合、去油； 3)判斷是否滿足成品要求，如否則進行中間品固溶熱處理、矯直、酸洗並重複第2步； 4)如是則進行成品固溶熱處理、矯直和成品定切； 5)將成品進行酸洗。
3.根據權利要求2所述的一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，其特徵在於:所述步驟2)中的修磨採用鋼管內外表面自動轉拋機裝置，在兩條平行線上各裝三臺電機，每臺電機的主軸上固定安裝有砂輪片，砂輪片用電機帶動，共組成了六臺外表面拋光機，在兩條平行線之間另裝一臺電機，該電機上裝一根長軸，並裝上砂輪片，用電機主軸帶動，進行內表面拋光。
4.根據權利要求3所述的一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，其特徵在於:所述步驟3)中的固溶處理採用全自動熱處理爐，該爐長30米，爐內分為三個區域段，並在全自動熱處理爐的出爐處設一個冷卻區，並制定了具體的熱處理工藝參數，爐內三個區域段分為預熱段、加熱段、保溫段，預熱段的溫度規定為1000°C -1100°C，加熱段的溫度規定為1100°C _1150°C，保溫段的溫度規定為1000°C -1050°C。
5.根據權利要求4所述的一種高壓鍋爐用不鏽耐熱無縫鋼管制造方法，其特徵在於:所述步驟5)成品酸洗步驟後還有一個成品檢驗步驟，所述的成品檢驗包括表面檢驗、水壓檢測、渦流探傷、超聲波探傷、晶間腐蝕測試、晶粒度測試、拉力試驗、擴口試驗、壓扁測試、硬度測試、碳硫分析。
【文檔編號】C23G3/04GK103710643SQ201310713597
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】夏家波, 姜蘭芬, 王爵東 申請人:安徽浙南精密管業有限公司