CN104805264A - 15NiCuMoNb5钢管的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的一种15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，属于钢铁冶金领域。本发明提供一种15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，采用两步热处理方法，即a、预热处理，b、热处理：将经过步骤a预热处理的钢管采用正火+回火热处理。本发明方法显著改善了钢中的碳、锰成分偏析，能够获得细小均匀的原始奥氏体晶粒，使其金相、力学性能指标满足GB/T5310《高压锅炉用无缝钢管》与国内核电站《高压管件管坯采购技术条件》的要求。

Description

15NiCuMoNb5钢管的热处理方法
技术领域
本发明涉及的一种15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术
15NiCuMoNb5(ASME标准中被称为1.15Ni-0.65Cu-Mo-Nb)为Ni-Cu-Mo低合金钢，该钢具有较高的强度，室温抗拉强度可达610MPa，屈服强度大于440MPa。15NiCuMoNb5钢管主要用于壁温≤500℃的高温热蒸汽发生器的给水区，制造高压给水管道和联箱等，为国内建设300MW及以上机组中给水系统用钢的首选材料。在国内核电站《高压管件管坯的采购技术条件》中，要求用于核电站的15NiCuMoNb5钢管不仅符合GB/T5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》的要求，而且还对其冲击韧性、金相组织等指标提出了更高的要求。
由于在该采购技术条件中，要求15NiCuMoNb5钢管的金相组织为贝氏体+铁素体，因此，在该钢管的最终热处理中，只能采用“正火+回火”热处理，而不能采用调质热处理。这样，在生产过程中就极易造成大量15NiCuMoNb5钢管的冲击韧性不符合上述采购技术条件的要求。
导致冲击韧性不合格的原因主要有：1、钢中的碳、锰成分偏析严重、带状组织严重，参照GB/T13299评级，带状组织级别不小于3.0级；2、原始奥氏体晶粒度不够细小，其级别为5.0--6.5级。
发明内容
本发明的目的在于提供一种15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，该方法显著改善了钢中的碳、锰成分偏析，能够获得细小均匀的原始奥氏体晶粒，使其金相、力学性能指标满足GB/T5310《高压锅炉用无缝钢管》与国内核电站《高压管件管坯采购技术条件》的要求。
本发明的技术方案：
本发明提供一种15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，包括步骤：
a、预热处理：
15NiCuMoNb5钢管轧制完成后空冷至300～400℃入炉，加热到630～650℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温时间：每mm钢管壁厚保温1.5～2min；保温后继续加热至1040～1060℃后保温，其升温速度不限，保温时间为6～8小时；保温后，出炉空冷至250～350℃，再加热到680～690℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温4～6小时后出炉空冷至室温；
b、热处理：将经过步骤a预热处理的钢管采用下述步骤进行热处理，热处理制度为正火+回火：
正火热处理：正火温度为920～940℃，保温时间：每mm钢管壁厚保温1.5～2min，冷却采用风冷的方式；
回火热处理：回火温度为640～660℃，保温时间为100～120分钟。
15NiCuMoNb5钢管在700℃以下升温速度的确定应综合以下因素：1、提高效率降成本，2、防止钢管在加热过程中因内应力较大而开裂；生产中发现，当升温速度不大于150℃/小时，可实现上述目标；因此上述方法的步骤a中确定升温速度不大于150℃/小时。
优选的，上述步骤b中，正火热处理中风冷方式为：布置至少4台风机，其中两台风机正对钢管两端的内孔吹风，其余多台风机吹钢管的外表面，使钢管的内外表面冷却均匀。
一种15NiCuMoNb5钢管，采用上述热处理方法，所得钢管在室温下：根据GB/T228.1-2010测定，Rp0.2≥440N/mm2，Rm 610～760N/mm2，横向断后伸长率≥17％，纵向断后伸长率≥19％。
一种15NiCuMoNb5钢管，采用上述热处理方法，所得钢管在200℃下：根据GB/T4338-2006测定，Rp0.2≥402N/mm2，Rm≥520N/mm2，断面收缩率≥35％。
一种15NiCuMoNb5钢管，采用上述热处理方法，所得钢管在300℃下：根据GB/T4338-2006测定，Rp0.2≥382N/mm2，Rm≥520N/mm2，断面收缩率≥35％。
一种15NiCuMoNb5钢管，采用上述热处理方法，所得钢管在400℃下：根据GB/T4338-2006测定，Rp0.2≥343N/mm2，Rm≥500N/mm2，断面收缩率≥35％。
本发明的有益效果：
采用本发明热处理方法生产的15NiCuMoNb5钢管满足GB/T 5310《高压锅炉用无缝钢管》与国内核电站《高压管件管坯采购技术条件》的要求，其中：金相性能：带状组织《2.0级，原始奥氏体晶粒度》7.5级；力学性能满足表1与表2的要求。
表1拉伸性能
表2冲击韧性
附图说明
图1为实施例1的金相组织(500х)。
图2为实施例1的原始奥氏体晶粒度(100х)。
图3为实施例2的金相组织(500х)。
图4为实施例2的原始奥氏体晶粒度(100х)。
具体实施方式
本发明方法如下：1)15NiCuMoNb5钢管轧制完成后空冷至300～400℃入炉，加热到630～650℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温时间以钢管壁厚计1.5～2分钟/mm；2)保温后继续加热至1040～1060℃后保温，其升温速度不限，保温时间为6～8小时；3)保温后，出炉空冷至250～350℃，再加热到680～690℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温4～6小时后出炉空冷至室温；4)再对钢管进行正火热处理，正火温度为920～940℃，保温时间以钢管壁厚计为1.5～2分钟/mm，冷却采用均匀风冷的方式；5)再对钢管进行回火热处理，回火温度为640～660℃，保温时间为100～120分钟。采用本发明对15NiCuMoNb5钢管进行热处理后，其晶粒显著细化，带状组织明显改善，其金相、力学性能指标满足GB/T5310《高压锅炉用无缝钢管》与国内核电站《高压管件管坯采购技术条件》的要求。
碳、锰成分偏析产生于冶炼浇铸工序，可采用高温扩散退火处理予以消除，但高温扩散退火处理不仅生产周期长，生产成本高，而且热处理后钢管表面氧化严重；所以，解决15NiCuMoNb5钢碳、锰成分偏析问题不宜采用高温扩散退火处理。
根据碳原子在950℃以上、锰原子在1040℃以上的扩散速度明显加快的原理，可采取加热到1050℃附近进行较长时间保温的方法来改善钢中的碳、锰成分偏析；同时，由于15NiCuMoNb5钢中有起细化晶粒作用的Nb元素，当该钢管加热到1050℃附近后，其原始奥氏体晶粒并未过分长大，从而有利于后工序奥氏体晶粒的细化；此外，15NiCuMoNb5钢在1050℃附近保温也不会导致钢管表面严重氧化。
因此，在本发明的方法步骤中，首先待轧制完成的15NiCuMoNb5钢管空冷到300～400℃温度区间，得到贝氏体+铁素体的金相组织并完成相变后，再加热到1040～1060℃，保温6-8小时，保温后钢中的碳、锰成分偏析将得到显著改善；其后出炉空冷至250～350℃后，得到贝氏体+铁素体的金相组织，完成了一次正火热处理，该热处理后，由碳、锰成分偏析及碳、锰成分偏析所致的混晶现象将得到显著改善；其后又将钢管放入温度为680-690℃的热处理炉中，保温4-6小时后出炉空冷至室温；钢管在680～690℃保温过程中，原钢管金相组织中的贝氏体经历了从析出碳化物、碳化物聚集长大、碳化物向晶界扩散、到积聚在晶界的碳化物部分生成珠光体的过程，最后得到了铁素体+碳化物+珠光体的平衡态组织，切断了原始粗大组织与晶粒的遗传，得到了细小的原始奥氏体晶粒。
在最终热处理的正火热处理工序中，本发明采用了对钢管内外表面同时风冷的冷却方式，该冷却方法不仅提高了钢管的冷却速度，细化了铁素体晶粒与贝氏体的亚结构，降低了带状组织的级别及危害程度，而且还提高了钢管的冷却均匀性。从而显著提高钢管的冲击性能及其他力学性能。
下面结合具体示例对本发明进行示例性说明
实施例1、Ф168х15的15NiCuMoNb5钢管的热处理
a、预热处理
15NiCuMoNb5钢管轧制完成后空冷至300-400℃入炉，加热到630℃后保温，其升温速度为150℃/小时，保温25分钟；保温后继续加热至1040℃后保温，其升温速度不限，保温时间为6小时；保温后，出炉空冷至250-350℃，再加热到680℃后保温，其升温速度为150℃/小时，保温4小时后出炉空冷至室温。
b、热处理
经过预热处理的钢管进行热处理，热处理制度为正火+回火，步骤如下：
正火热处理：正火温度为920℃，保温时间为25分钟，冷却采用风冷的方式，具体方法为：布置4台风机，其中两台风机正对钢管两端的内孔吹风，其余2台风机吹钢管的外表面，使钢管的内外表面冷却均匀；
回火热处理：回火温度为640℃，保温时间为120分钟。
采用本发明生产的15NiCuMoNb5钢管的金相力学性能如下：
金相性能：带状组织为1.0级，原始奥氏体晶粒度为8.0级；金相组织及晶粒度相片见图1、图2。力学性能见表3与表4。
据国内核电站《高压管件管坯采购技术条件》要求，不同规格的钢管应分别进行纵向或横向力学性能检验。本发明中，拉伸性能测试标准为GB/T 228.1-2010与GB/T 4338-2006，冲击韧性测试标准为GB/T 229-2007，.其中，Rp0.2代表屈服强度，Rm代表抗拉强度，A代表断后伸长率。
表3拉伸性能(纵向)
表4冲击韧性(纵向)
结果显示，该15NiCuMoNb5钢管满足本发明的设计要求。
实施例2、Ф355х28的15NiCuMoNb5钢管的热处理
a、预热处理：
15NiCuMoNb5钢管轧制完成后空冷至300-400℃入炉，加热到650℃后保温，其升温速度为120℃/小时，保温50分钟；保温后继续加热至1060℃后保温，其升温速度不限，保温时间为8小时；保温后，出炉空冷至250-350℃，加热到690℃后保温，其升温速度为120℃/小时，保温6小时后出炉空冷至室温。
b、热处理
经过预热处理的钢管进行最终热处理，热处理制度为正火+回火，步骤如下：
正火热处理：正火温度为940℃，保温时间为56分钟，冷却采用风冷的方式，具体方法为：布置6台风机，其中两台风机正对钢管两端的内孔吹风，其余4台风机吹钢管的外表面，使钢管的内外表面冷却均匀。
回火热处理：回火温度为660℃，保温时间为100分钟.
采用本发明生产的15NiCuMoNb5钢管的金相力学性能如下：
金相性能为：带状组织为1.5级，原始奥氏体晶粒度为8.5级；金相组织及晶粒度相片见图3、图4。
力学性能见表5与表6。
表5拉伸性能(横向)
表6冲击韧性(横向)

Claims (6)

1.15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，其特征在于，包括步骤：
a、预热处理：
15NiCuMoNb5钢管轧制完成后空冷至300～400℃入炉，加热到630～650℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温时间：每mm钢管壁厚保温1.5～2min；保温后继续加热至1040～1060℃后保温，其升温速度不限，保温时间为6～8小时；保温后，出炉空冷至250～350℃，再加热到680～690℃后保温，其升温速度不大于150℃/小时，保温4～6小时后出炉空冷至室温；
b、热处理：将经过步骤a预热处理的钢管采用下述步骤进行热处理，热处理制度为正火+回火：
正火热处理：正火温度为920～940℃，保温时间：每mm钢管壁厚保温1.5～2min，冷却采用风冷的方式；
回火热处理：回火温度为640～660℃，保温时间为100～120分钟。
2.根据权利要求1所述的15NiCuMoNb5钢管的热处理方法，其特征在于，步骤b中，正火热处理中风冷方式为：布置至少4台风机，其中两台风机正对钢管两端的内孔吹风，其余多台风机吹钢管的外表面，使钢管的内外表面冷却均匀。
3.15NiCuMoNb5钢管，其采用权利要求1或2所述热处理方法进行热处理，所得钢管在室温下：根据GB/T228.1-2010测定，Rp0.2≥440N/mm2，Rm 610～760N/mm2，横向断后伸长率≥17％，纵向断后伸长率≥19％。
4.15NiCuMoNb5钢管，其采用权利要求1或2所述热处理方法进行热处理，所得钢管在200℃下：根据GB/T 4338-2006测定，Rp0.2≥402N/mm2，Rm≥520N/mm2，断面收缩率≥35％。
5.15NiCuMoNb5钢管，其采用权利要求1或2所述热处理方法进行热处理，所得钢管在300℃下：根据GB/T 4338-2006测定，Rp0.2≥382N/mm2，Rm≥520N/mm2，断面收缩率≥35％。
6.15NiCuMoNb5钢管，其采用权利要求1或2所述热处理方法进行热处理，所得钢管在400℃下：根据GB/T 4338-2006测定，Rp0.2≥343N/mm2，Rm≥500N/mm2，断面收缩率≥35％。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779583A (zh) * 2017-12-15 2018-03-09 江苏建中新材料科技有限公司 无缝钢管热处理工艺
CN111944970A (zh) * 2020-09-02 2020-11-17 湖州南浔超盛金属制品有限公司 一种热轧角钢的热处理方法
CN115537654A (zh) * 2022-09-13 2022-12-30 舞阳钢铁有限责任公司 一种15NiCuMoNb5-6-4钢板及其生产方法
CN116676470A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073982A (zh) * 1991-12-30 1993-07-07 华东工学院 双重预热正火预处理工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1073982A (zh) * 1991-12-30 1993-07-07 华东工学院 双重预热正火预处理工艺

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何彪 等: "核电/火电用WB36热轧无缝钢管的研制开发", 《第七届中国钢铁年会论文集》 *
刘永利 等: "15NiCuMoNb5-6-4热轧无缝钢管的研制开", 《天津冶金》 *
张宝惠 等: "15NiCuMoNb5-6-4无缝钢管热处理工艺研究", 《第八届(2011)中国钢铁年会论文集》 *
谷力功 等: "核电站用Φ323.9mm×14.2mm 15NiCuMoNb5-6-4无缝钢管的组织和性能", 《特殊钢》 *
赵强 等: "WB36钢的热处理工艺及微观组织", 《热力发电》 *
郭元蓉: "WB36钢热轧无缝钢管的研制", 《钢管》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779583A (zh) * 2017-12-15 2018-03-09 江苏建中新材料科技有限公司 无缝钢管热处理工艺
CN111944970A (zh) * 2020-09-02 2020-11-17 湖州南浔超盛金属制品有限公司 一种热轧角钢的热处理方法
CN115537654A (zh) * 2022-09-13 2022-12-30 舞阳钢铁有限责任公司 一种15NiCuMoNb5-6-4钢板及其生产方法
CN116676470A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法
CN116676470B (zh) * 2023-08-03 2023-12-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法

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