CN102861785A

CN102861785A - 核电用低温无缝钢管及其生产方法

Info

Publication number: CN102861785A
Application number: CN2012103594638A
Authority: CN
Inventors: 胡茂会; 郭元蓉; 胡铂; 杨文明
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102861785B

Abstract

本发明提供了一种核电用低温无缝钢管及其生产方法。所述方法包括步骤：a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C：0.07～0.10％，Si：0.19～0.35％，Mn：1.0～1.25％，V：0.02～0.05％，Ti：0.01～0.03％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b、将管坯轧制成无缝钢管，轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1250℃；c、对无缝钢管采用在线正火热处理工艺，先将轧制后的无缝钢管冷却到650℃以下，再将其加热至870～910℃。本发明的核电用低温无缝钢管的力学性能和-45℃冲击性能完全满足第三代核电站机组用低温无缝钢管的技术要求。

Description

核电用低温无缝钢管及其生产方法

技术领域

本发明涉及核电用无缝钢管技术领域，更具体地讲，涉及一种第三代核电用低温无缝钢管及其生产方法。

背景技术

第三代核电机组的设计原则，是在采用第二代核电机组已积累的技术储备和运行经验的基础上，针对其不足之处，进一步采用经过开发验证可行的新技术，以显著改善其安全性和经济性。AP1000的堆芯熔化概率和放射性大量释放概率比现有的第二代核电机组大约低2个量级，充分体现了第三代核电技术的优越性，即一台二代核电机组发生严重事故的风险要相当于100多台第三代核电机组发生严重事故的风险。第三代核电技术采用了很多严重事故预防和缓解措施，以降低堆芯熔化和大量放射性向外释放的概率，将预防和缓解严重事故作为设计基准，将其发生的可能性降到极低，完全满足我国现行核安全法规和国际安全标准的要求。

因此，核电管对钢管材料质量要求很高，而且根据用途要求采用不同的无缝钢管，第三代核电机组采用了-45℃低温无缝钢管，要求无缝钢管不仅具有良好的常温力学性能，而且在-45℃条件下具有良好的冲击性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明目的之一在于提供一种满足第三代核电用要求的低温无缝钢管，该低温无缝钢管能够在-45℃条件下具有良好的冲击性能。

本发明的一方面提供了一种核电用低温无缝钢管的生产方法，所述生产方法包括步骤：a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.0～1.25％，V 0.02～0.05％，Ti 0.01～0.03％，P≤0.015％，S≤0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b、将管坯轧制成无缝钢管，轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1250℃；c、对无缝钢管采用在线正火热处理工艺，先将轧制后的无缝钢管冷却到650℃以下，再将其加热至870～910℃。

在本发明的生产方法的示例性实施例中，所述步骤c中的冷却和加热分别通过冷床和步进加热炉实现。

本发明的另一方面提供了一种核电用低温无缝钢管，所述低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.00～1.25％，V 0.02～0.05％，Ti 0.01～0.03％，P 0～0.015％，S 0～0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.09％，Si0.26％，Mn 1.15％，V 0.03％，Ti 0.02％，P 0.010％，S 0.006％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：提供了一种核电用低温无缝钢管，该低温无缝钢管的力学性能和-45℃冲击性能完全满足第三代核电站机组用低温无缝钢管的技术要求。具体来讲，本发明的核电用低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于350MPa、抗拉强度不小于475MPa、延伸率不小于43％，并且-45℃的冲击功不小于225J。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的核电用低温无缝钢管及其生产方法。

根据本发明一方面的核电用低温无缝钢管的生产方法包括步骤：a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.0～1.25％，V 0.02～0.05％，Ti 0.01～0.03％，P 0～0.015％，S 0～0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质；b、将管坯轧制成无缝钢管，轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1250℃；c、对无缝钢管采用在线正火热处理工艺，先将轧制后的无缝钢管冷却到650℃以下，再将其加热至870～910℃。

在本发明的生产方法的一个示例性实施例中，所述步骤c中的冷却和加热分别通过冷床和步进加热炉实现。

根据本发明另一方面的核电用低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.00～1.25％，V 0.02～0.05％，Ti0.01～0.03％，P 0～0.015％，S 0～0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

进一步的，为了使钢管纯净度更高，-45℃冲击性能更好，优选地，所述低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.09％，Si 0.26％，Mn 1.15％，V 0.03％，Ti 0.02％，P 0.010％，S 0.006％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

本发明选取的化学成分控制范围能够保证无缝钢管的常温拉伸性能和-45℃冲击韧性达到最佳，C、P、S超过成分控制范围的上限，-45℃冲击韧性低，C、Mn低于成分控制范围的下限，常温拉伸性能低；晶粒度是影响低温冲击韧性的重要因素，晶粒越细、低温冲击韧性越好，适量的V、Ti细化晶粒，提高冲击韧性，如果过低起不到细化晶粒的作用，过高管坯表面容易形成微裂纹缺陷，增加生产难度，影响产品质量。

如果加热温度超过1250℃，不仅造成原始晶粒粗大，而且钢管的终轧温度高，轧后冷却至相变温度的时间长、奥氏体晶粒长大充分，相变重结晶后形成的铁素体晶粒相对于加热温度低的晶粒粗大，对低温冲击韧性非常不利；加热温度低于1210℃，轧制变形的负荷升高，增加工模具消耗，同时容易发生轧卡、断销等故障，影响变形过程顺利进行。轧制前的加热温度控制在1210℃～1250℃范围内，既能够保证轧管过程顺利，又可防止晶粒粗大导致低温性能不合格的问题。

如果轧制后钢管冷却温度高于650℃就开始进行正火加热，则原来的奥氏体相变未全部完成，金相组织条件没有满足正火工艺要求，不能保证在线正火工艺质量。重新加热的温度：870～910℃，是确保低温管性能的最佳温度范围，高于上限温度，易造成晶粒粗大，不利于低温冲击韧性，低于下限温度，易造成奥氏体化不充分、组织不均匀，对性能指标产生不利影响。

在本发明的一个示例性实施例中，核电用低温无缝钢管的生产方法也可以通过以下方式实现：

a、冶炼管坯

冶炼管坯，管坯的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.0～1.25％，V0.02～0.05％，Ti0.01～0.03％，P 0～0.015％，S 0～0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。

b、钢管轧制

将管坯轧制成无缝钢管，轧制时管坯的出炉温度1230℃±20℃。

c、热处理

采用在线正火工艺，轧制后的钢管在冷床冷却到650℃以下，再入步进炉加热，加热温度890±20℃，保证产品力学性能。

生产上述无缝钢管的其余步骤与常规无缝钢管的生产方法相同。

下面将结合具体示例来对本发明进行示例性说明。

1、冶炼管坯

通过冶炼和连铸，得到示例1至3的管坯。示例1至3的管坯的化学成分如表1所示。

表1示例1至3的管坯的化学成分(wt％)

示例	C	Si	Mn	P	S	V	Ti
								1	0.10	0.26	1.15	0.010	0.002	0.02	0.03
2	0.07	0.29	1.25	0.009	0.004	0.05	0.01
								3	0.09	0.30	1.02	0.008	0.006	0.03	0.02

在冶炼、炉外精炼、浇铸过程中，严格按照规范进行操作，使钢的化学成分均匀，以确保钢管的性能。

2、钢管轧制

轧制过程中控制管坯加热温度、终轧温度等各种工艺参数，以满足钢管性能指标。主要工艺参数如下：

环形炉炉温必须保证出炉管坯温度：1230℃±20℃。

3、钢管热处理

钢管采用在线正火热处理，轧管后将管坯冷却到650℃以下，再入步进炉加热到890±20℃，定径后管温为780±20℃，保证低温冲击韧性。

4、钢管性能检测

示例1-3的核电用低温无缝钢管的性能检测结果见表2。

表2示例1-3的无缝钢管的常温拉伸性能及低温冲击性能

示例	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/％	冲击温度/℃	冲击功/J
						1	380	510	45	-45	242
2	360	475	43	-45	225
						3	350	485	48	-45	268

从表2可以看出，本发明的核电用低温无缝钢管的性能稳定，完全满足第三代核电无缝钢管产品的力学性能和-45℃低温冲击性能要求。具体来讲，本发明的核电用低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于350MPa、抗拉强度不小于475MPa、延伸率不小于43％，并且-45℃的冲击功不小于225J。

综上所述，本发明的核电用低温无缝钢管的力学性能和-45℃冲击性能，完全满足第三代核电站机组用无缝钢管的技术要求。本发明为第三代核电站机组用无缝钢管提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种核电用低温无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括步骤：

a、冶炼管坯，所述管坯的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.0～1.25％，V 0.02～0.05％，Ti 0.01～0.03％，P≤0.015％，S≤0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质；

b、将管坯轧制成无缝钢管，轧制前管坯的出加热炉的温度为1210℃～1250℃；

c、对无缝钢管采用在线正火热处理工艺，先将轧制后的无缝钢管冷却到650℃以下，再将其加热至870～910℃。

2.根据权利要求1所述的核电用低温无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述步骤c中的冷却和加热分别通过冷床和步进加热炉实现。

3.一种核电用低温无缝钢管，其特征在于，所述低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.07～0.10％，Si 0.19～0.35％，Mn 1.00～1.25％，V0.02～0.05％，Ti 0.01～0.03％，P≤0.015％，S≤0.010％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的核电用低温无缝钢管，其特征在于，所述低温无缝钢管的化学成分按重量百分比计为：C 0.09％，Si 0.26％，Mn 1.15％，V0.03％，Ti 0.02％，P 0.010％，S 0.006％以及余量的Fe和不可避免的杂质。

5.根据权利要求3所述的核电用低温无缝钢管，其特征在于，所述低温无缝钢管在常温下的屈服强度不小于350MPa、抗拉强度不小于475MPa、延伸率不小于43％，并且-45℃的冲击功不小于225J。