CN106350749B - 一种耐低温腐蚀的管材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本专利申请公开了一种耐低温腐蚀的管材，主要包括如下质量百分数的成分，C为1.2‑2.0%、Cr为22‑24%、Nb、Ti总共为0.4‑0.6%、Mo为0.1‑0.4%，其余为Fe。本发明还提供了上述耐低温腐蚀的管材的制备工艺，包括电炉冶炼、VOD真空炉冶炼、热处理、热挤压和冷轧步骤，本发明的管材的抗氧化性、抗低温腐蚀性以及耐磨性等性能优异。

Description

一种耐低温腐蚀的管材及其制备工艺
技术领域
本发明属于管子或管子附件的防腐蚀或防积垢，具体涉及一种耐低温腐蚀的管材及其制备工艺。
背景技术
电煤中的硫含量较高，燃料硫燃烧并在氧催化下生成的SO3与烟气中的水蒸气生成硫酸蒸汽。省煤器位于尾部烟道，其烟气温度较低。这导致省煤器管壁壁温常低于烟气露点，使得硫酸蒸汽凝结在其受热面上造成低温腐蚀。
常用的省煤器管道材料为ND钢和SUS316L这两类耐腐蚀钢。但是，在省煤器的实际使用中，其耐腐蚀效果并不理想。经常会有低温腐蚀造成泄露并导致停运等事件发生，严重影响了电厂的安全生产与经济效益。并且镍的价格较高，价格波动大，而SUS316L中镍含量达 12％以上，对金属材料的成本影响大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐低温腐蚀的管材及其制备工艺，本发明制备的管材的抗氧化性、抗低温腐蚀性以及耐磨性等性能优异。
为达到上述目的，本发明提供如下基础方案一：
一种耐低温腐蚀的管材，主要包括如下质量百分数的成分，C为1.2-2.0％、Cr为22-24％、 Nb、Ti总共为0.4-0.6％、Mo为0.1-0.4％，其余为Fe。
本方案的优点是：(1)通过加入较高含量的Cr代替了贵金属元素Ni，提高了合金在烟气中的抗氧化性、抗低温腐蚀性以及耐磨性，同时还降低了管材的制造成本。(2)控制Ti和 Nb添加的总重量分数在0.4-0.6％内，能有效细化合金的晶粒，同时提高了其焊接性能。(3) 本发明方案中添加少量Mo元素，能有效提高合金的抗蠕变性能。
优化方案1，对基础方案一的进一步优化，所述Nb与Ti的质量比例为Nb：Ti＝1:1-3。发明人通过试验发现，Nb与Ti的质量比例在上述范围内时，合金的晶粒细化效果处于最佳范围，管材的抗低温腐蚀性更佳。
优化方案2，对基础方案一的进一步优化，所述C为1.8％、Cr为23％、Nb、Ti总共为0.5％、Mo为0.2％，其余为Fe。发明人通过试验发现，管材的各成分质量百分比采用上述参数时，管材的性能处于最佳。
本发明还提供如下基础方案二：
一种耐低温腐蚀的管材的制备工艺，主要包括以下步骤：
第一步，电炉冶炼
采用电炉冶炼，使钢水的温度达到1600℃以上时出钢进入钢包；
第二步，VOD真空炉冶炼
(1)将盛有钢液的钢包放入VOD炉真空罐内，接通吹氩管，将钢液温度调整在1600-1650℃；
(2)真空处理，将炉内压强降到67Pa以下，然后再吹氩 除碳，将碳含量降低到0.01％以下时，脱碳结束；
(3)待上述处理结束后，停止吹氩，加入保温剂，并将钢包吊运至浇注工位；
第三步，热处理
(1)将得到的铸锭加热至1150-1210℃保温45-50h，进行均匀化退火；
(2)之后炉冷到800℃后，空冷至室温；
第四步，热挤压
(1)将热处理后的铸锭加热至1150℃以上，均热时间为130-200min；
(2)之后进行热挤压，控制管材尺寸为长3600-3800mm，外径φ55-65mm，壁厚10mm，挤压后的钢管立即入水冷却。
第五步，冷轧
将热挤压后的管材进行冷轧，轧制2-3道次，道次冷轧变形量控制在50％以下，冷轧速度为30次/min，送进量为3.5-5mm/min；冷轧道次间热处理温度1100℃，保温时间大于20min，出炉水冷淬火。
本方案的优点是：(1)本发明的制备工艺中，各制备步骤和工艺参数保证了制备的管材具有耐低温腐蚀、抗氧化性强和高耐磨性等优点。(2)在真空处理步骤中，吹氩 除碳，将碳含量降低到0.01％以下，在制备中控制碳含量，能有效保证晶粒细化的管材的韧性较好。
优化方案3，对基础方案二的进一步优化，第二步VOD真空炉冶炼中，在步骤(2)、(3) 之间还包括以下步骤：接着合金微调，吹氩搅拌除渣，将硫含量降低到0.001％以下，N含量降低到0.012％以下。本方案中，经吹氩气除渣，并严格控制硫含量、N含量，能提高管材的持久强度，而且增强抗循环氧化能力。
优化方案4，对基础方案二、优化方案3任一项的进一步优化，第五步冷轧中，冷轧道次间进行热处理，热处理温度为1100-1200℃，热处理保温时间大于20min。本发明在冷轧道次间设置热处理步骤，在试验中发现，经上述再次热处理之后的管材的抗低温腐蚀性、耐磨性能均能提高5％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
下面以实施例1为例进行详细说明，其他各实施例在表1中体现，表1中未示出的部分则表示与实施例1相同。
实施例1
一种耐低温腐蚀的管材，主要包括如下质量百分数的成分，C为1.8％、Cr为23％、Nb、 Ti总共为0.5％、Mo为0.2％，其余为Fe。
本实施例所述的耐低温腐蚀的管材的制备工艺，主要包括以下步骤：
第一步，电炉冶炼
采用电炉冶炼，使钢水的温度达到1600℃左右时出钢进入钢包；
第二步，VOD真空炉冶炼
(1)将盛有钢液的钢包放入VOD炉真空罐内，接通吹氩管，将钢液温度调整在1620℃；
(2)真空处理，将炉内压强降到60Pa左右，然后再吹氩 除碳，将碳含量降低到0.01％以下时，脱碳结束；
(3)待上述处理结束后，停止吹氩，加入保温剂，并将钢包吊运至浇注工位；
第三步，热处理
(1)将得到的铸锭加热至1200℃保温45h，进行均匀化退火；
(2)之后炉冷到800℃后，空冷至室温；
第四步，热挤压
(1)将热处理后的铸锭加热至1150℃以上，均热时间为170min；
(2)之后进行热挤压，控制管材尺寸为长3600mm，外径φ60mm，壁厚10mm，挤压后的钢管立即入水冷却。
第五步，冷轧
将热挤压后的管材进行冷轧，轧制3道次，道次冷轧变形量控制在50％以下，冷轧速度为30次/min，送进量为4mm/min；冷轧道次间热处理温度1100℃，保温时间为30min，出炉水冷淬火。
表1
检测以上各实施例和对比例中制备的管材的抗低温腐蚀性、抗氧化性、耐磨性以及抗蠕变性能，检测结果表2所示：
表2
根据以上的检测结果可以看出：
实施例1-3中制备的管材的抗低温腐蚀性、抗氧化性、耐磨性以及抗蠕变性能均较优异，实施例1制备的管材性能为最佳实施方式。
对比实施例1与对比例2、3可以发现，Nb/Ti的质量比例能明显影响管材的抗低温腐蚀性能，Nb与Ti的质量比例控制在本发明Nb：Ti＝1:1-3的范围内，能有效保证管材的抗低温腐蚀性能。
对比实施例1与对比例1可以发现，加入较高含量的Cr能提高管材的各项性能。
对比实施例1与对比例4可以看出，加入少量的Mo能保证管材的抗蠕变性能。
对比实施例1与对比例5/6/7可以看出，真空处理、合金微调和冷轧道次间是否热处理会对管材的性能有较大影响。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种耐低温腐蚀的管材，其特征在于，主要包括如下质量百分数的成分，C为1.2-2.0％、Cr为22-24％、Nb、Ti总共为0.4-0.6％、Mo为0.1-0.4％，其余为Fe；所述Nb与Ti的质量比例为Nb：Ti＝1:1-3；
耐低温腐蚀的管材的制备工艺，包括以下步骤：
第一步，电炉冶炼
采用电炉冶炼，使钢水的温度达到1600℃以上时出钢进入钢包；
第二步，VOD真空炉冶炼
(1)将盛有钢液的钢包放入VOD炉真空罐内，接通吹氩管，将钢液温度调整在1600-1650℃；
(2)真空处理，将炉内压强降到67Pa以下，然后再吹氩除碳，将碳含量降低到0.01％以下时，脱碳结束；
(3)待上述处理结束后，停止吹氩，加入保温剂，并将钢包吊运至浇注工位；
第三步，热处理
(1)将得到的铸锭加热至1150-1210℃保温45-50h，进行均匀化退火；
(2)之后炉冷到800℃后，空冷至室温；
第四步，热挤压
(1)将热处理后的铸锭加热至1150℃以上，均热时间为130-200min；
(2)之后进行热挤压，控制管材尺寸为长3600-3800mm，外径φ55-65mm，壁厚10mm，挤压后的钢管立即入水冷却；
第五步，冷轧
将热挤压后的管材进行冷轧，轧制2-3道次，道次冷轧变形量控制在50％以下，冷轧速度为30次/min，送进量为3.5-5mm/min；冷轧道次间热处理温度1100℃，保温时间大于20min，出炉水冷淬火。
2.根据权利要求1所述的一种耐低温腐蚀的管材，其特征在于，所述C为1.8％、Cr为23％、Nb、Ti总共为0.5％、Mo为0.2％，其余为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种耐低温腐蚀的管材，其特征在于，第二步VOD真空炉冶炼中，在步骤(2)、(3)之间还包括以下步骤：接着合金微调，吹氩搅拌除渣，将硫含量降低到0.001％以下，N含量降低到0.012％以下。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐低温腐蚀的管材，其特征在于，第五步冷轧中，冷轧道次间进行热处理，热处理温度为1100-1200℃，热处理保温时间大于20min。
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