CN102527724B - 一种合金管材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合金管材的制造方法，其特征是：冶炼NS1402合金钢并制成棒材；将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；将定心料加热到950℃保温20～30分钟，然后再升温加热到1100℃～1120℃保温15～20分钟，然后经热穿孔制成管坯；将管坯进行1～5道次轧制，制得冷轧管；再将冷轧管进行保护气氛固溶处理，制得合金管材。采用本发明，生产工艺相对简单、成材率高、生产成本低，管材性能良好；生产的合金管材产品可广泛用于石油、化工等领域。
Description
技术领域
本发明属于耐蚀合金管材的的制造方法，涉及一种合金管材的制造方法，特别适用于NS1402(UNS N08825)合金管材的制造。
背景技术
随着我国国民经济的发展，对石油产品需求量与日俱增，国内加工进口高硫原油的数量也逐年上升，同时为满足环保要求，新建、改扩建加氢裂化、渣油加氢装置得到越来越广泛的应用。但随着加工原料油的劣质化，加氢装置的重要设备——采用碳钢制造的加氢高压空冷器的腐蚀和泄漏问题越来越突出。为此，石化部门要求国内加工高硫原油的炼油厂新上加氢裂化和渣油加氢装置中的高压空冷器主体材料采用NS1402（UNS N08825）合金以保证高压空冷器长周期、安全地运行。
NS1402合金是一种用Ti稳定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蚀合金，其化学组成和重量百分比主要为C≦0.05％、Si≦0.5％、Cr19.5～23.5％、Ni38.0～46.0％、Mo2.5～3.5％、Mn≦1.0％、Cu1.5～3.0％、Ti0.6～1.2%、S≦0.015％、P≦0.03％、Al≦0.2％、余量为Fe；NS1402合金最早由Inconel公司于1952年开发成功。目前国外已有多家厂商能够生产和供货，包括美国SMC（Incoloy825）、日本住友（Nicrofer4221）、瑞典Sandvik（Sanicro41）、美国Allegheny（Nickelvac825）等。美国对应牌号为UNS N08825,国内对应合金牌号为NS1402,曾使用过的牌号为0Cr21Ni43Mo3Cu2Ti。此合金具有良好的耐一般腐蚀和局部腐蚀性能及良好的工艺性能，加之开发时间较早，在化学、能源、石油化工、水处理工业中已得到广泛应用。由于其优良的耐硫化物腐蚀及氯化物腐蚀性能，在高硫原油的精炼中，NS1402合金被广泛应用于加氢装置的制造。
现有技术中，对于加工具有较高室温强度和高温强度的一种耐蚀合金管材，从管材加工工艺考虑，有相当的难度；其技术难点在于：热变形抗力大，热塑性较好的加工温度区间较窄，国际上许多厂家一般均采用挤压工艺进行NS1402合金荒管的制造，但该种生产工艺存在成本高、成材率低等缺点。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种工艺简单、成材率高、生产成本低、产品质量好的合金管材的制造方法。从而提供一种具有较高室温强度和高温强度的一种耐蚀合金管材。
本发明的内容是：一种合金管材的制造方法，其特征是包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短料，将短料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温20～30分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温15～20分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行1～5道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.5～1.0小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：20～40分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
本发明的内容中：步骤a所述冶炼替换为：以纯铁和其它金属为原料，在真空感应炉中冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；出钢温度控制在1500～1540℃；出钢后浇注成重熔电极；
电渣重熔精炼：采用CaF2：Al2O3：MgO：TiO2=77：9：8：6的重量百分比组成的四元电渣渣系，渣系重量115～120Kg,在电流8000～11000A、电压62～80V、重熔速度5～7.5kg/min的条件下将重熔电极进行重熔精炼，再制成棒材。
本发明的内容中：步骤d所述的冷轧中，每道轧制前（均需）先进行去油酸洗，将管坯内外表面（油污、氧化铁皮等杂质）清洗干净后，再按照步骤e所述半成品固溶热处理制度进行处理，然后再进行下一道次轧制。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
（1）本发明在采用真空感应炉+电渣重熔的冶炼工艺，并采用斜轧穿孔+冷轧的加工工艺生产的NS1402铁镍基耐蚀合金管材，其力学性能、晶间腐蚀、夹杂物、晶粒度、水压、扩口、压扁等均能达到技术标准要求；采用真空感应炉＋电渣重熔的冶炼工艺，可以将合金中的C、N含量控制在很低的水平，同时还能使钢中的夹杂物降到很低，从而保证钢的冶金质量和该合金的耐腐蚀性能；采用本发明，不论冶金质量还是主要性能指标，均可以和进口材料媲美，其中腐蚀性能优于进口材料，完全可以替代进口；能为中石化、中石油等炼化企业提供稳定、可靠NS1402合金管材，可为国家节约大量外汇；
（2）本发明采用斜轧穿孔+冷轧的加工工艺生产NS1402铁镍基耐蚀合金管材，生产工艺相对简单、成材率高、生产成本低，加工出的成品管材表面光亮、各项性能指标达到标准要求，使用性能良好，满足用户需求；对生产此类耐蚀合金管了提供一条工艺简单、生产成本低、综合成材率高加工工艺方法，避免了采用挤压+冷轧的高成本加工工艺方式；
（3）采用本发明生产的NS1402管材，不论冶金质量还是主要性能指标，均可以和进口材料媲美，其中腐蚀性能优于进口材料，完全可以替代进口产品；
（4）本发明产品制备工艺简单，生产的NS1402管材满足标准要求，产品可广泛用于石油、化工等领域，实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种NS1402合金管材的制造方法，系采用斜轧穿孔+冷轧的加工工艺生产多批次NS1402管材，现选择2个炉批号作为实施例，具体步骤如下：
a、将NS1402合金的Ф95棒材锯断成750mm短料，将短料中心钻孔定心；
b、将定心料加热到950℃保温30分钟,再升温加热到1120℃保温20分钟，然后热穿孔成冷轧Ф98*8.0mm管坯；具体穿孔参数如下表1：
表1：
c、将Ф98*8.0mm管坯进行3道次轧制出Ф25*2.0冷轧管；
d、将上述冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶温度：1060℃，保温时间：0.5小时，采用氢气保护加热；
成品固溶温度：960℃，保温时间：30分钟,采用氢气保护加热；
所述步骤c的冷轧轧制工艺中，每道轧制前均需要先进行去油酸洗(采用HNO3+HF酸洗)，将管材内外表面油污、氧化铁皮等杂质清洗干净后再按照半成品固溶热处理制度进行处理，然后才能进行下一道次轧制。
成品管检验结果对比：
为了解NS1402合金管材质量水平，将其与进口材料进行力学性能、夹杂物、晶间腐蚀性能等对比试验研究，具体结果如下：
表2：力学性能对比：
表3：非金属夹杂物对比：
表4:晶间腐蚀性能对比
注：
（1）表2—4中：T11A2M4-50、T10A1M3-41为本发明制造的NS1402合金管材；
（2）按照ASTM A262,PracticeC(Huey Test)的要求取样进行抗腐蚀试验，标准要求试验结果应满足每月5个周期腐蚀速率的平均值低于0.075mm/月。
根据以上结果可以得出如下结论：
（1）采用本发明斜轧穿孔+冷轧的加工工艺生产的NS1402铁镍基耐蚀合金管材，其力学性能、晶间腐蚀、夹杂物等均能达到技术标准要求；
（2）本发明NS1402管各项性能指标均可以和进口材料媲美，其中腐蚀性能优于进口材料。
实施例2：
一种合金管材的制造方法，包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温20～30分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温15～20分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行1～5道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.5～1.0小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：20～40分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
实施例3：
一种NS1402合金管材的制造方法，包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温25分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温18分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行3道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.7小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：30分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
实施例4：
一种NS1402合金管材的制造方法，包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温20分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温20分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行1道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.5小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：40分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
实施例5：
一种NS1402合金管材的制造方法，包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温30分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温15分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行5道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：1.0小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：20分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
实施例6：
一种合金管材的制造方法，包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，经真空感应炉+电渣重熔工艺冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；并制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短截料，将短截料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温26分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温16分钟，然后经热穿孔制成（冷轧所需）管坯；
d、冷轧：将管坯进行4道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.8小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050，保温时间：33分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
实施例7：
一种NS1402合金管材的制造方法，步骤a所述冶炼替换为：以纯铁和其它金属为原料，在真空感应炉中冶炼成组成和重量百分比主要为碳（C）≦0.05％、硅（Si）≦0.5％、铬（Cr）19.5～23.5％、镍（Ni）38.0～46.0％、钼（Mo）2.5～3.5％、锰（Mn）≦1.0％、铜（Cu）1.5～3.0％、钛（Ti）0.6～1.2%、硫（S）≦0.015％、磷（P）≦0.03％、铝（Al）≦0.2％、余量为铁（Fe）的合金钢；出钢温度控制在1500～1540℃；出钢后浇注成重熔电极；
电渣重熔精炼：采用CaF2：Al2O3：MgO：TiO2=77：9：8：6的重量百分比组成的四元电渣渣系，渣系重量115～120Kg,在电流8000～11000A、电压62～80V、重熔速度5～7.5kg/min的条件下将重熔电极进行重熔精炼，再制成棒材；
其它同实施例2—6中任一，省略。
实施例8：
一种NS1402合金管材的制造方法，步骤d所述的冷轧中，每道轧制前（均需要）先进行去油酸洗，将管坯内外表面（油污、氧化铁皮等杂质）清洗干净后，再按照步骤e所述半成品固溶热处理制度进行处理，然后再进行下一道次轧制。
其它同实施例2—7中任一，省略。
上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为质量百分比例；所述质量份可以均是吨或千克。
上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间、浓度等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (2)
1.一种合金管材的制造方法，其特征是包括下列步骤：
a、冶炼：以纯铁和其它金属为原料，在真空感应炉中冶炼成组成和重量百分比为碳≦0.05％、硅≦0.5％、铬19.5～23.5％、镍38.0～46.0％、钼2.5～3.5％、锰≦1.0％、铜1.5～3.0％、钛0.6～1.2%、硫≦0.015％、磷≦0.03％、铝≦0.2％、余量为铁的合金钢；出钢温度控制在1500～1540℃；出钢后浇注成重熔电极；
电渣重熔精炼：采用CaF2：Al2O3：MgO：TiO2=77：9：8：6的重量百分比组成的四元电渣渣系，渣系重量115～120Kg,在电流8000～11000A、电压62～80V、重熔速度5～7.5kg/min的条件下将重熔电极进行重熔精炼，再制成棒材；
b、定心：将棒材锯断成短料，将短料进行定心，制成定心料；
c、制管坯：将定心料加热到950℃保温20～30分钟,然后再升温加热到1100℃～1120℃保温15～20分钟，然后经热穿孔制成管坯；
d、冷轧：将管坯进行1～5道次轧制，制得冷轧管；
e、固溶：将冷轧管进行保护气氛固溶处理:
半成品固溶：温度1050～1090℃，保温时间：0.5～1.0小时，用氢气保护加热；
成品固溶：温度940～1050℃，保温时间：20～40分钟,采用氢气保护加热；即制得合金管材。
2.按权利要求1所述合金管材的制造方法，其特征是：步骤d所述的冷轧中，每道轧制前先进行去油酸洗，将管坯内外表面清洗干净后，再按照步骤e所述半成品固溶热处理制度进行处理，然后再进行下一道次轧制。
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