CN104043672A - 超超临界机组高品质p92大口径厚壁无缝钢管制造方法 - Google Patents
超超临界机组高品质p92大口径厚壁无缝钢管制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管制造方法，属于耐热钢管材制造领域。本发明将内控钢的化学成分、提升钢的纯净度、浇铸钢锭、闭式镦粗、反挤压冲孔、挤压成型、喷淋淬火有机结合，形成的钢管满足ASMESA335、EN10216-2和GB5310标准要求；显微组织应为完全的回火马氏体，要求在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%；综合性能指标达到国际先进水平。采用本发明可生产外径325—1200mm、壁厚20-180mm、长≤12500mm不同规格的P92大口径厚壁无缝钢管，可应用于超超临界锅炉、电站四大管道等不同领域。本发明可有效保证产品质量，替代进口。
Description
技术领域
本发明涉及一种超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管及制造方法，属于耐热钢管材制造领域。
背景技术
发展大容量高参数机组，特别是超超临界（USC）机组将是我国火力发电“提高发电效率，节约一次能源，改善环境，降低发电成本”的必然趋势。为了提高火电机组效率，降低煤耗，保护环境，减少CO2的排放，今后新建火电机组以大容量的高效率机组为主。目前，我国已经成为世界上拥有超超临界机组最多的国家。一台1000MW机组(包括超超临界蒸汽锅炉和电站四大管道)需大口径厚壁P92无缝钢管1300多吨，年需求量2万吨左右。
但是我国长期以来供货被瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司〈法、德联合〉、美国威 曼高登锻造有限公司、日本住友商事株式会社、特纳集团有限公司〈意大利达尔明公司〉等国外厂商垄断。进口材料价格昂贵，供货周期难以保证，致使锅炉及电站制造成本增高，电厂建设周期延长，严重制约了国家的电力建设。特别是国内外文献表明“当加热温度超过1200℃，成品钢中δ-铁素体含量会大量增加，影响钢管力学性能”，这进一步增加了P92钢管的制造难度。
我公司在国内最先研发成功了超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管，并应用于超超临界锅炉、电站四大管道以及石化等不同领域，填补了国家空白，为我国电力事业的发展做出了重要的贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管制备方法，该方法通过精控钢的化学成分、提升钢的纯净度、浇铸INTECO型钢锭、闭式镦粗+反挤压冲孔、挤压成型、喷淋淬火有机结合，制备出满足ASME SA335、 EN10216-2和 GB5310标准要求的同时，显微组织为完全的回火马氏体，在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。
技术解决方案：
本发明将钢锭进行闭式镦粗+反挤压冲孔、挤压成型、喷淋淬火有机结合，制备的钢管满足ASME SA335、 EN10216-2和 GB5310标准要求；显微组织为完全的回火马氏体，在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。
P92钢精控的化学成分按质量百分比计包括：C-0.10～0.11%,Mn-0.40～0.50%, Si-0.24～0.29%,Cr-8.6～8.9%,Mo-0.50～0.55%,V-0.18～0.20%, W-1.70～1.85%,Ni-0.23～0.28%,Altot-0.006～0.012%,Nb-0.06～0.07%,N-0.04～0.05%, Cu≤0.20%,Ti≤0.01%,Zr≤0.01%,B-0.003～0.004%。
超超临界机组P92大口径厚壁无缝钢管制造方法，包括如下步骤：
1）钢的纯净度
采用真空碳脱氧结合沉淀脱氧、扩散脱氧工艺，将钢中全氧含量控制为≤15PPm，按GB10561评级各类夹杂物≤1.5级；
（1）真空碳脱氧：在精炼前首先将钢水温度加热到1680～1700℃，随后在67MPa真空度下，采用大强度吹氩法，吹氩强度控制为22～25Nm3/h，进行15～20分钟的真空碳脱氧；
（2）沉淀脱氧：真空碳脱氧结束后，在真空状态下，每吨钢中加入0.4～0.6kg硅铝钙钡复合脱氧剂进行脱氧；
（3）扩善脱氧：调氮过程中，每隔10～20分钟向熔渣表面中加电石、硅铁粉、或铝粉进行扩散脱氧，每吨钢加入量：电石0.6～0.8kg、硅铁粉0.4～0.6kg，铝粉0.8～1.0kg；
2 ）浇铸钢锭
采用大锥度矮锭型：钢锭锥度为13～15﹪，高径比为1.2～1.4；
3）钢锭加热
将钢锭加热至1270～1290℃,均热；
4）闭式镦粗+反挤压冲孔
对钢锭去除表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在制坯压机进行闭式镦粗，镦粗比1.3～2.0，反挤压冲孔，穿孔比达到1.2～1.8，制成空心坯料；
5）挤压成型
将坯料加热至1270～1290℃，去除空心坯表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在挤压机上将空心坯挤压成管坯，挤压速度40～60mm/s,挤压比≥5；
6）喷淋淬火
热处理淬火采用内、外喷淋淬火方式，钢管旋转速度：20～30r/min、喷水压力：4～6bar、流量：200～250m3/h，冷却时间为10～30min。
按照包括上述步骤的制备方法所生产的P92大口径厚壁无缝钢管经检测完全满足ASME SA335、EN10216-2和GB5310标准要求。显微组织为完全的回火马氏体，在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。
本发明针对背景技术的现实情况，在研究已公开技术的基础上，制订了“可以保证材料综合性能，且在加热温度超过1200℃的情况下，将钢中δ-铁素体含量不超过1%”特有的制管工艺：内控钢的化学成分、提升钢的纯净度、浇铸采用大锥度矮锭型钢锭、15000吨制坯机闭式镦粗+反挤压冲孔、36000吨挤压机挤压成型，热处理淬火采用内、外喷淋淬火机床控制冷却速度的喷淋淬火。采用本发明可生产外径325—1200mm、壁厚20-180mm、长≤12500 mm不同规格的P92大口径厚壁无缝钢管，可应用于超超临界锅炉、电站四大管道以及石化等不同领域。最终制成的钢管，组织状态良好，具有高的纯净度，满足ASME SA335、EN10216-2和 GB5310标准要求，综合性能指标达到国际先进水平。本发明可有效保证产品质量，替代进口。
附图说明
图1为本发明工艺流程框图；
图2 为本发明显微组织。
具体实施方式
实施例1
生产ID749×45х5000mm的P92钢管；
1、冶炼
将P92钢的化学成分控制到下表要求：
2、钢的纯净度
采用真空碳脱氧结合沉淀脱氧、扩散脱氧工艺，将钢中全氧含量控制为≤15PPm，按GB10561评级各类夹杂物≤1.5级；
1）真空碳脱氧：在精炼前首先将钢水温度加热到1680～1700℃，随后在67MPa真空度下，采用大强度吹氩法，吹氩强度控制为22～25Nm3/h，进行15～20分钟的真空碳脱氧；
2）沉淀脱氧：真空碳脱氧结束后，在真空状态下，每吨钢中加入0.4～0.6kg硅铝钙钡复合脱氧剂进行脱氧；
3）扩散脱氧：调氮过程中，每隔10～20分钟向熔渣表面中加入电石、硅铁粉、或铝粉进行扩散脱氧，每吨钢加入量：电石0.6～0.8kg、硅铁粉0.4～0.6kg，铝粉0.8～1.0kg；
3、浇铸钢锭
采用大锥度矮锭型（钢锭锥度为13-15﹪，高径比为1.2-1.4），实现钢锭内部无二次缩孔及严重夹杂物、组织偏析等缺陷。锭重13.25吨，表面无重皮、渣沟等缺陷；
4、采用燃气加热炉将13.25吨钢锭加热到1270-1290℃；
5、闭式镦粗+反挤压冲孔
去除钢锭表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在制坯压机进行闭式镦粗，镦粗比1.3~2.0，反挤压冲孔，穿孔比达到1.2~1.8，制成空心坯料；
6、挤压成型
将坯料加热至1270-1290℃，去除空心坯表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在挤压机上将空心坯挤压成管坯，挤压速度40-60mm/s,挤压比≥5；
7、退火
将管坯在热处理炉中退火，退火采用高、低温联合工艺，实现扩氢并得到良好的组织；
8、校直
在2500吨压机上校直，全长弯曲度≤4mm；
9、喷淋淬火；
热处理淬火采用内、外喷淋淬火方式，钢管旋转速度（20-30r/min）、喷水压力(4-6bar)、流量（200-250m3/h）由PLC控制。冷却速度可控，淬火组织均匀。
10、理化检测
10.1力学性能
10.2非金属夹杂物
11、精整加工
采用车、镗工艺，加工钢管尺寸到内孔φ749，壁厚45。
12、无损检测
钢管逐支按GB/T5777 L2级进行超声波检测，按JB/T4730.4 进行磁粉检测，按GB/T7735 B级进行涡流检测，合格。
13、尺寸及外观检测
钢管逐支进行尺寸和外观检测。钢管的外形尺寸采用游标卡尺测量，钢管两端的内孔尺寸为φ749.5～φ750.2mm，测量壁厚尺寸为46.2～47.5mm，长度6400~6800mm。
钢管的表面质量用目视方法检验，无裂纹、折叠、结疤缺陷。
14、喷标入库
钢管的标志采用喷涂方法，每根钢管的标志在距钢管锭尾端300mm处，包括钢管材料牌号、炉号、锭号、公称尺寸。
采用本发明可生产外径325—1200 mm、壁厚20-180 mm、长≤12500 mm不同规格的P92大口径厚壁无缝钢管，可应用于超超临界锅炉、电站四大管道等不同领域。本发明可有效保证产品质量，替代进口。
Claims (3)
1.超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，将钢锭进行闭式镦粗+反挤压冲孔、挤压成型、喷淋淬火有机结合，制成的钢管满足ASME SA335、 EN10216-2和 GB5310标准要求；显微组织为完全的回火马氏体，在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。
2.根据权利要求1所述的超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，P92钢的精控主要化学成分按质量百分比计包括：C-0.10～0.11%,Mn-0.40～0.50%, Si-0.24～0.29%,Cr-8.6～8.9%,Mo-0.50～0.55%,V-0.18～0.20%, W-1.70～1.85%,Ni-0.23～0.28%,Altot-0.006～0.012%,Nb-0.06～0.07%,N-0.04～0.05%, Cu≤0.20%,Ti≤0.01%,Zr≤0.01%,B-0.003～0.004%。
3.根据权利要求1所述的超超临界机组高品质P92大口径厚壁无缝钢管制造方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
1）钢的纯净度
采用真空碳脱氧结合沉淀脱氧、扩散脱氧工艺，将钢中全氧含量控制为≤15PPm，按GB10561评级各类夹杂物≤1.5级；
（1）真空碳脱氧：在精炼前首先将钢水温度加热到1680～1700℃，随后在67MPa真空度下，采用大强度吹氩法，吹氩强度控制为22～25Nm3/h，进行15～20分钟的真空碳脱氧；
（2）沉淀脱氧：真空碳脱氧结束后，在真空状态下，每吨钢中加入0.4～0.6kg硅铝钙钡复合脱氧剂进行脱氧；
（3）扩散脱氧：调氮过程中，每隔10～20分钟向熔渣表面中加电石、硅铁粉、或铝粉进行扩散脱氧，每吨钢加入量：电石0.6～0.8kg、硅铁粉0.4～0.6kg，铝粉0.8～1.0kg；
2 ）浇铸钢锭
采用大锥度矮锭型：钢锭锥度为13-15﹪，高径比为1.2-1.4；
3）钢锭加热
将钢锭加热至1270-1290℃,均热；
4）闭式镦粗+反挤压冲孔
对钢锭去除表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在制坯压机进行闭式镦粗，镦粗比1.3~2.0，反挤压冲孔，穿孔比达到1.2~1.8，制成空心坯料；
5）挤压成型
将坯料加热至1270-1290℃，去除空心坯表面氧化皮，喷涂玻璃润滑剂后在挤压机上将空心坯挤压成管坯，挤压速度40-60mm/s,挤压比≥5；
6）喷淋淬火
热处理淬火采用内、外喷淋淬火方式，钢管旋转速度：20-30r/min、喷水压力：4-6bar、流量：200-250m3/h，冷却时间为10～30min，经过回火后，生产的P92大口径厚壁无缝钢管满足ASME SA335、 EN10216-2和 GB5310标准要求，显微组织为完全的回火马氏体，在400×视场下马氏体板条位向清晰；δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。
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