CN104831179A - 耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管及其制备方法，它的元素重量百分比如下，C：≤0.12%，Mn：≤1.5%，Cu：≤0.2%；Si：1.70~2.10%，P：≤0.035%，S：≤0.005%，Cr：23~26%，Ni：18~22%，余量为Fe。上述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，它包括以下步骤：（a）热轧穿孔；（b）第一次酸洗&检验；（c）润滑；（d）冷拔/冷轧；（e）第二次酸洗；（f）热处理；（g）第三次酸洗&检验。本发明耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它具有较高含量的铬和镍，由于铬和镍原子尺寸和铁原子尺寸有差异，高含量的铬和镍使晶格发生畸变、组织得到强化，并具有较高的再结晶温度，硅元素的增加是钢的力学性能适当提高，更增加了钢的抗氧化性能。

Description

耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管及其制备方法

技术领域

 本发明属于钢铁材料领域，涉及一种无缝钢管，具体涉及一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管及其制备方法。

背景技术

对于火电机组和钢铁厂高炉由于工作环境恶劣，对于普通的钢管或者铁素体合金已经不能满足其使用要求，必须采用新型耐高温材料。其中，锅炉管、炼钢炉、高温炉等部件使用的材料是其中要求较高的部件，700℃超超临界火电机组锅炉管对高温材料的基本要求是包括：高温持久蠕变性能、耐高温腐蚀性能、长期组织稳定性、管内壁抗蒸汽氧化、良好的冷热加工工艺性能、良好的焊接性能、管外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀、低成本等。现有奥氏体耐热不锈钢无缝管性能较低，韧性、持久强度、抗氧化性和高温组织稳定性差，不能满足上述要求，为了满足这些苛刻的要求，需要开发一种新型的耐高温奥氏体无缝管。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它的元素重量百分比如下，C：≤0.12%，Mn：≤1.5%，Cu：≤0.2%；Si：1.70~2.10%，P：≤0.035%，S：≤0.005%，Cr：23~26%，Ni：18~22%，余量为Fe。

优化地，它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.5%，Cu：0.2%；Si：1.70%，P：0.035%，S：0.005%，Cr：23%，Ni：18%，余量为Fe。

优化地，它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.10%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：26%，Ni：22%，余量为Fe。

优化地，它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.00%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：25%，Ni：20%，余量为Fe。

本发明提供一种上述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，它包括以下步骤：

（a）热轧穿孔：将管坯置于1150~1160℃保温30~60分钟，控制顶头前压缩率为4.5~5.0%穿孔，随后浸入水中冷却；

（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为1~3h，所述氢氟酸的质量浓度4~7%，所述硝酸的质量浓度分别为10~15%；

（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于200~250℃烘干；所述润滑剂包含工业脂和石灰水；

（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；

（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为4~5%的硝酸溶液中进行酸洗30~60分钟；

（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1100~1150℃保温30~60分钟，随后浸入水中冷却；

（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为1~3h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。

优化地，所述润滑剂包含以下重量份数的组分：1~3份3号工业脂和8~15份石灰水。

优化地，所述步骤（a）中，先在管坯端面打上定心孔，便于在穿孔时对中，随后将其置于加热炉中以8~10℃/min的速度加热至800℃，再以20~30℃/min速度加热至1150~1160℃。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它具有较高含量的铬和镍，由于铬和镍原子尺寸和铁原子尺寸有差异，高含量的铬和镍使晶格发生畸变、组织得到强化，并具有较高的再结晶温度，硅元素的增加是钢的力学性能适当提高，更增加了钢的抗氧化性能。

具体实施方式

本发明耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它的元素重量百分比如下，C：≤0.12%，Mn：≤1.5%，Cu：≤0.2%；Si：1.70~2.10%，P：≤0.035%，S：≤0.005%，Cr：23~26%，Ni：18~22%，余量为Fe。它具有较高含量的铬和镍，由于铬和镍原子尺寸和铁原子尺寸有差异，高含量的铬和镍使晶格发生畸变、组织得到强化，并具有较高的再结晶温度，硅元素的增加是钢的力学性能适当提高，更增加了钢的抗氧化性能。它的元素重量百分比如下优选为，C：0.10%，Mn：≤1.5%，Cu：0.2%；Si：1.70%，P：0.035%，S：0.005%，Cr：23%，Ni：18%，余量为Fe；或者优选为0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.10%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：26%，Ni：22%，余量为Fe；或者优选为C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.00%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：25%，Ni：20%，余量为Fe。

上述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，它包括以下步骤：（a）热轧穿孔：将管坯置于1150~1160℃保温30~60分钟，控制顶头前压缩率为4.5~5.0%穿孔（穿孔采用的轧辊压下量为11~13%，控制椭圆度为1.07~1.10%，注意的是在顶头上优选使用玻璃粉进行润滑，从而提高钢管内孔的质量），随后浸入水中冷却；（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为1~3h，所述氢氟酸的质量浓度4~7%，所述硝酸的质量浓度分别为10~15%；（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于200~250℃烘干，所述润滑剂包含工业脂和石灰水，润滑剂中采用工业脂和石灰水一方面即能起到钢管的基体和模具的隔离作用及润滑作用，另一方面也有利于后续步骤的脱除；（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为4~5%的硝酸溶液中进行酸洗30~60分钟；（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1100~1150℃保温30~60分钟，随后浸入水中冷却；（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为1~3h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。步骤（a）和步骤（f）中的热处理使得在钢管的表面形成一层薄的氧化膜，非常致密且稳定，从而防止了氧的渗透、扩散和钢表面的氧化。

润滑剂优选为包含以下重量份数的组分：1~3份3号工业脂和8~15份石灰水，这两种物质的混合能够协同降低磨擦力的效果；而且干燥后脱除3号工业脂的效果最好，减少后续第二次酸洗的时间，只需30~60分钟即可。所述步骤（a）中，先在管坯端面打上定心孔（便于穿孔时对中），随后将其置于加热炉中以8~10℃/min的速度加热至800℃，再以20~30℃/min速度加热至1150~1160℃，这样能够确保管坯在保温30~60分钟内而穿孔之前具有均匀的温度。

下面对本发明优选实施方案进行详细说明：

实施例1

本实施例提供一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它的元素重量百分比如下C：0.10%，Mn：1.5%，Cu：0.2%；Si：1.70%，P：0.035%，S：0.005%，Cr：23%，Ni：18%，余量为Fe；它的制备方法包括以下步骤：

（a）热轧穿孔：将管坯置于1150℃保温60分钟，控制顶头前压缩率为4.5%穿孔，随后浸入水中冷却；

（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为3h，所述氢氟酸的质量浓度4%，所述硝酸的质量浓度分别为10%；

（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于200℃烘干；所述润滑剂包含1份3号工业脂和8份饱和石灰水（重量份数）；

（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；

（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为4%的硝酸溶液中进行酸洗60分钟；

（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1100℃保温60分钟，随后浸入水中冷却；

（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为3h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。

实施例2

本实施例提供一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：1.50%，Cu：0.15%；Si：2.10%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：26%，Ni：22%，余量为Fe；其制备方法包括以下步骤：

（a）热轧穿孔：先在管坯端面打上定心孔（便于穿孔时对中），随后将其置于加热炉中以8℃/min的速度加热至800℃，再以20℃/min速度由800℃加热至1160℃，保温30分钟，控制顶头前压缩率为5.0%穿孔，随后浸入水中冷却；

（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为1h，所述氢氟酸的质量浓度7%，所述硝酸的质量浓度分别为15%；

（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于250℃烘干；所述润滑剂包含3份3号工业脂和15份饱和石灰水（重量份数）；

（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；

（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为5%的硝酸溶液中进行酸洗30分钟；

（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1150℃保温30分钟，随后浸入水中冷却；

（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为1h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。

实施例3

本实施例提供一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，它的元素重量百分比如下C：0.10%，Mn：1.50%，Cu：0.15%；Si：2.00%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：25%，Ni：20%，余量为Fe；其制备方法包括以下步骤：

（a）热轧穿孔：先在管坯端面打上定心孔（便于穿孔时对中），随后将其置于加热炉中以10℃/min的速度加热至800℃，再以30℃/min速度由800℃加热至1155℃，保温40分钟，控制顶头前压缩率为4.8%穿孔，随后浸入水中冷却；

（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为2h，所述氢氟酸的质量浓度5%，所述硝酸的质量浓度分别为12%；

（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于220℃烘干；所述润滑剂包含2份3号工业脂和10份石灰水；

（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；

（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为4.5%的硝酸溶液中进行酸洗40分钟；

（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1100℃保温40分钟，随后浸入水中冷却；

（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为2h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，其特征在于：它的元素重量百分比如下，C：≤0.12%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.2%；Si：1.70~2.10%，P：≤0.035%，S：≤0.005%，Cr：23~26%，Ni：18~22%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，其特征在于：它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：0.2%；Si：1.70%，P：0.035%，S：0.005%，Cr：23%，Ni：18%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，其特征在于：它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.10%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：26%，Ni：22%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管，其特征在于：它的元素重量百分比如下，C：0.10%，Mn：≤1.50%，Cu：≤0.15%；Si：2.00%，P：0.030%，S：0.004%，Cr：25%，Ni：20%，余量为Fe。

5.权利要求1至4中任一所述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（a）热轧穿孔：将管坯置于1150~1160℃保温30~60分钟，控制顶头前压缩率为4.5~5.0%穿孔，随后浸入水中冷却；

（b）第一次酸洗&检验：将步骤（a）中制得的钢管用氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，再采用内窥镜、目视的方式分别对其内外表面进行裂缝检测，确认钢管的内外表面有无裂缝；所述酸洗时间为1~3h，所述氢氟酸的质量浓度4~7%，所述硝酸的质量浓度分别为10~15%；

（c）润滑：在步骤（b）中检测后没有裂缝的钢管内外表面涂刷润滑剂，置于200~250℃烘干；所述润滑剂包含工业脂和石灰水；

（d）冷拔/冷轧：将步骤（c）中得到的钢管在冷轧机组中进行冷轧，冷轧过程中冷加工变形量控制在60%以内；

（e）第二次酸洗：将步骤（d）中得到的钢管用质量浓度为4~5%的硝酸溶液中进行酸洗30~60分钟；

（f）热处理：将步骤（e）中得到钢管置于1100~1150℃保温30~60分钟，随后浸入水中冷却；

（g）第三次酸洗&检验：将步骤（f）中得到的钢管用所述氢氟酸和硝酸混合溶液进行酸洗，酸洗时间为1~3h；水洗干燥后再进行无损检测后入库。

6.根据权利要求5所述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述润滑剂包含以下重量份数的组分：1~3份3号工业脂和8~15份石灰水。

7.根据权利要求5所述耐高温奥氏体不锈钢无缝钢管的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中，先在管坯端面打上定心孔，随后将其置于加热炉中以8~10℃/min的速度加热至800℃，再以20~30℃/min速度加热至1150~1160℃。