CN104831170A - 一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料及其热处理方法 - Google Patents
一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料及其热处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料及其热处理方法，其化学成分的质量百分含量为：C 0.08％～0.13％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.40～0.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 2.1～2.3％、Mo 0.95-1.10％，其余为Fe，本发明还公开了一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，包括正火保温后随炉冷、空冷，最后回火，通过本热处理方法，可以使材料具有良好的高温持久强度、持久塑性、高温蠕变极限，而且高温下具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料及其热处理方法。
背景技术
12Cr2Mo主要用于高压锅炉管上，其在国内外火电、核电和压力容器上都得到广泛的应用。该钢种对热处理不敏感，有较高的持久塑性和良好的焊接性能。其主要用于300、600MW等大容量电站锅炉管壁温度≤580℃的过热器及管壁温度≤540℃壁的蒸汽管道和联箱，由于锅炉管处于高温高压下工作，在温度和压力长期作用下，这些零部件将产生蠕变，并有可能发生持久断裂，同时管子在高温烟气和水蒸汽的作用下也将发生氧化和腐蚀，因此，不断要求管子具有良好的高温持久强度、持久塑性、高温蠕变极限，而且还要求高温下具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，而这些性能和材料的成分和后续的热处理具有极大的关系，因此高压锅炉管用12Cr2Mo的开发具有非常重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料。
为达以上目的，本发明一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管，其化学成分质量百分数为：C 0.08％～0.13％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.40～0.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 2.1～2.3％、Mo 0.95-1.10％其余为Fe，质量分数共计100％。
进一步：所述高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料的化学成分质量百分含量为：C 0.08％、Si 0.17％、Mn 0.40％、Cr 2.1％、Mo 0.95％、P 0.010％、S 0.008％，其余为Fe，质量分数共计100％；或者，C 0.10％、Si 0.20％、Mn 0.43％、Cr 2.15％、Mo 0.98％、P 0.012％、S 0.010％其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.11％、Si 0.27％、Mn 0.50％、Cr 2.20％、Mo 1.03、P 0.015％、S 0.011％、其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.12％、Si 0.32％、Mn 0.55％、Cr 2.25％、Mo1.07％、P 0.018％、S 0.013％其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.13％、Si 0.37％、Mn 0.60％、Cr 2.3％、Mo 1.10％、P 0.02％、S 0.015％其余为Fe，质量分数共计为100％。
本发明解决的另一技术问题是提供一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，包括：正火保温一定的时间后随炉冷至某一温度然后空冷，然后在某一温度下回火。得到的12Cr2Mo无缝钢管材料化学成分的质量百分含量包括为：C 0.08％～0.13％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.40～0.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 2.1～2.3％、Mo 0.95-1.10％其余为Fe，质量分数共计100％。
进一步，所述正火保温正火制度为正火温度为940℃，然后在热处理炉中保温40min。
进一步，所述的随炉冷制度为正火保温后随炉冷至740℃，然后空冷至室温。
进一步，所述回火制度为在740℃下回火，然后保温90min，出炉空冷。
本发明的技术效果如下：
本发明的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料及其热处理方法，通过Cr和Mo的配合使用，可以提高材料高温持久强度、持久塑性、高温蠕变极限，而且高温下具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能；正火后随炉冷至740℃可以避免传统的正火后直接空冷而出现贝氏体，让材料在铁素体珠光体区间充分转变，避免材料强度过高而降低其在高温工况下的持久强度，持久塑性等，提高材料的高温性能。
具体实施方式
以下结合实施例，按本发明对高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料对化学成分的要求，采用现有的技术进行冶炼、连铸和轧制。
具体工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸→圆坯锯切→圆坯加热→圆坯穿孔轧管→张力减径→取样→冷却→切头尾→矫直→探伤→热处理。上述工艺流程的具体工艺参数如下：转炉冶炼采用预脱硫铁水，按照预脱硫铁水和废钢的质量比为9:1的比例加入，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制为3.1。LF精炼全过程正常吹氩气。根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫同时对成分进行微调。VD脱气的深真空≤0.10KPa，深真空时间≥18分钟，过冷度ΔT≤30℃，VD脱气结束后按每100t脱气后的钢水喂150米硅钙线。喂线后保证软吹时间≥10分钟，以保证夹杂物能够变性并充分上浮。连铸过程采用恒定拉速，速度控制在每分钟1.5米。圆坯加热温度为1230～1280℃，穿孔温度为1220～1260℃，连轧温度为1000～1150℃，张力减径温度为850℃～900℃，保证终轧温度≥850℃。
上述过程生产的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管质量百分含量为：C 0.08％～0.13％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.40～0.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 2.1～2.3％、Mo 0.95-1.10％其余为Fe，质量分数共计100％。通过Cr和Mo适当的配比来使材料具有良好高温持久强度、持久塑性、高温蠕变极限等高温性能。
对各实例的化学成分进行检测，化学成分质量百分比如表1所示：
表1 各示例化学成分(％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo |
| 实施例1 | 0.08 | 0.17 | 0.40 | 0.010 | 0.008 | 2.10 | 0.95 |
| 实施例2 | 0.10 | 0.20 | 0.43 | 0.012 | 0.010 | 2.15 | 0.98 |
| 实施例3 | 0.11 | 0.27 | 0.50 | 0.015 | 0.011 | 2.20 | 1.03 |
| 实施例4 | 0.12 | 0.32 | 0.55 | 0.018 | 0.013 | 2.25 | 1.07 |
| 实施例5 | 0.13 | 0.37 | 0.60 | 0.02 | 0.015 | 2.30 | 1.10 |
轧态无缝钢管还要经过热处理使其具有良好的高温性能。本发明的热处理包括，正火保温+随炉冷却+空冷+回火+空冷。
正火温度为940℃，然后在热处理炉中保温40min，目的是为了使机体充分奥氏体化，合金元素在机体中充分溶解并均匀分布在其中，同时保证晶粒不过于粗大；正火保温后随炉冷至740℃然后空冷，随炉冷却的过程可以使材料在珠光体和铁素体范围内充分转变，避开因空冷过程中冷速过快而产生贝氏体，贝氏体是硬质相，会使材料的强度偏高，通过缓冷得到铁素体+珠光体组织或铁素体+珠光体+贝氏体组织可以控制材料的强度不会太高，为后续的回火做组织准备。回火温度为740℃，回火时间为90min，通过回火可以均匀材料的性能，使组织的合金碳化物细小弥散的分布在机体中，同时还可以进一步降低材料的强度，使材料的抗拉强度控制在450MPa-600MPa之间，具有良好高温持久强度、持久塑性、高温蠕变极限等高温性能。
通过上述热处理过程得到的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管，各实施例化学力学性能测试结果如表2所示。
表2 各实施例的力学性能测试结果
从表2可以看出，本发明的无缝钢管材料具有良好的力学性能，特别是材料的抗拉强度非常均匀，冲击韧性也特别高，都在450-600MPa范围内，并避开了硬质相贝氏体区，使材料在该强度下具有良好的高温性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料，其特征在于：所述钢管化学成分质量百分比为：C 0.08％～0.13％、Si 0.17～0.37％、Mn 0.40～0.60％、P≤0.020％、S≤0.015％、Cr 2.1～2.3％、Mo 0.95-1.10％，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管材料，其特征在于：所述钢管化学成分质量百分比为：C 0.11％、Si 0.27％、Mn 0.50％、P 0.015％、S0.011％、Cr 2.20％、Mo 1.03，其余为Fe。
3.一种制备如权利要求1或2所述高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，其特征在于：热处理过程包括正火保温后随炉冷、空冷，最后回火。
4.根据权利要求3所述的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，其特征在于：所述的正火制度为正火温度为940℃，然后在热处理炉中保温40min。
5.根据权利要求3所述的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，其特征在于：所述的随炉冷制度为正火保温后随炉冷至740℃，然后空冷至室温。
6.根据权利要求3所述的高压锅炉用12Cr2Mo无缝钢管的热处理方法，其特征在于：所述回火制度为随炉冷后在740℃下回火，然后保温90min，出炉空冷。
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