CN107620011B - 一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及不锈钢领域，尤其涉及一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法。本发明的耐热不锈钢无缝管，按重量百分比计，包括：C 0.04‑0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20‑27％，Ni 23‑28％，Cu 2.0‑3.5％，W 2‑4％，Nb 0.2‑0.6％，N 0.1‑0.3％，Mo 0.05‑0.3％，B 0.002‑0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。本发明的耐热不锈钢无缝管的制备方法包括以下步骤：(1)冶炼；(2)管坯热加工；(3)钢管热加工；(4)钢管冷加工。本发明的耐热钢无缝管，具有良好的力学性能、高温持久强度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能及高温组织稳定性，可以满足630‑650℃超超临界电站锅炉管的使用要求。

Description

一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢领域，尤其涉及一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法。

背景技术

能源是经济发展和社会进步的基石。过去30多年中国经济一直处于快速发展期，高速发展的中国经济对能源的需求日益迫切。从我国“富煤—少油—缺气”的自然资源储备情况看，这就决定了在未来相当长的时间内，煤电在我国电源结构中的主体地位难以改变。同时，中国是目前世界最大的煤炭生产和消费国，也是世界上最大的二氧化碳排放国，为了应对气候变化，中国面临着巨大的减排压力，因此，不断提高电站锅炉参数，发展清洁燃煤高参数超超临界火电机组，是实现节能减排的重要途径。随着蒸汽温度和压力参数的不断提高，火电机组的发电效率不断提高，煤耗降低。

我国大力发展大容量高效率火电机组。据统计，自2006年我国华能玉环电厂首台600℃等级的1000MW超超临界机组投运，截止到2016年，已投运的1000MW超超临界机组达到86台，机组数量及装机容量均居世界首位。目前随着全球节能减排目标的不断提高，需要进一步提高火电参数以提高发电效率，降低污染和排放。国内火电行业目前公认的既能采用成熟技术，又能提高电站经济性的稳妥措施为发展630-650℃超超临界机组，建设630-650℃机组已成为下一步电站建设的重要目标。

随着蒸汽温度和压力参数的提高，对火电机组用的材料提出了更高的要求，其中电站锅炉过热器和再热器作为机组中温度压力参数环境最恶劣的部件，对管材用材料的要求尤为苛刻，主要包括：良好的高温持久蠕变性能、长期组织稳定性、耐高温腐蚀性能、管内壁抗蒸汽氧化、管外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀、良好的冷热加工工艺性能及焊接性能等。目前可该温度段过热器和再热器的材料主要为奥氏体耐热钢，主要包括18Cr-8Ni系(如S30432)和25Cr-20Ni系(如S31042)，这些钢种在传统的奥氏体钢种添加Cu、Nb、N等元素，通过多种析出强化来提高持久强度。然而，当温度提高到630-650℃时，上述材料的持久强度不够，抗氧化、耐腐蚀性能有限，需要增加设计壁厚，从而引起管屏导热差、膨胀结构、成本提高等问题，需要开发一种新型的耐热不锈钢无缝管，满足使用要求。

目前正在研制的相关钢种主要是在现有18Cr-8Ni系和25Cr-20Ni系合金基础上进行成分微调来提高持久强度和抗氧化性。

CN102330035在S31042基础上添加微量的Cu、V、Mo、Co及稀土来提高持久强度和抗氧化性。然而V元素的添加使材料中碳化物熔点降低，高温长时使用后形态会改变，容易发生粗化、分解，从而引起晶界粗化，降低韧性；Co元素价格昂贵，作用有限，增加合金成本；微量的Cu和Mo形成的析出强化相数量少，提高强度作用有限。

CN102409257通过减少C含量提高蠕变断裂延展性，同时添加Cu元素和B元素通过富铜相和硼析出相来弥补低碳导致的高温蠕变强度损失。然而C含量过少会使奥氏体的稳定性严重下降，容易在加工和使用过程中形成有害的高温铁素体相，使性能急剧恶化。

CN1340109通过添加W、Co、Cu、Ti、Mg、Ca等元素，采用多种复合强化方式来提高高温持久强度。但是该材料中W、Co的复合添加会增加σ相的形成倾向，使高温长时使用后晶界组织恶化，同时Co价格昂贵，增加合金成本；Ti元素容易使晶界碳化物粗化，对材料高温强度不利；Mg、Ca元素容易偏聚在晶界，严重降低材料的高温持久强度。

发明内容

为解决现有超超临界锅炉过热器和再热器无缝管持久强度和抗氧化性能差引起的管屏导热差、膨胀结构等问题，本发明提供了一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法。

具体地，根据本发明的一方面，本发明提供了一种耐热不锈钢无缝管，按重量百分比计，包括：C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N 0.1-0.3％，Mo 0.05-0.3％，B 0.002-0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

前述的耐热不锈钢无缝管，按重量百分比计，包括：C 0.05-0.08％，Si≤0.3％，Mn0.1-0.4％，P≤0.025％，S≤0.01％，Cr 21-23％，Ni 24-26％，Cu2.7-3.3％，W 3-4％，Nb0.4-0.5％，N 0.17-0.23％，Mo 0.05-0.15％，B0.003-0.007％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种耐热不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)冶炼

冶炼钢水并浇铸成铸锭，其中，铸锭各成分含量为C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni 23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N 0.1-0.3％，Mo 0.05-0.3％，B 0.002-0.008％及余量的Fe；

(2)管坯热加工

铸锭采用自由锻、径锻或轧制的方式开坯，加热温度为1180-1270℃，其中加热时间≥1min/mm×铸锭宽度，加热过程中需要在1000℃保温；

(3)钢管热加工

将步骤(2)的管坯加工成毛管，依次包括：加工中心通孔、环形炉预热、一次感应加热、热扩孔、二次感应加热、热挤压、冷却、矫直、平头；

(4)钢管冷加工

采用1-3道次冷轧或冷拔的方法进行冷加工。

前述的耐热不锈钢无缝管的制备方法，步骤(2)中，铸锭在开坯时，开锻或开轧温度为1100-1200℃，终锻或终轧温度在950℃以上。

前述的耐热不锈钢无缝管的制备方法，步骤(2)中，铸锭在开坯时，总锻比或轧制变形量不小于3，初始道次变形量不小于25％，中间至少保证1道次变形量大于40％，末道次变形量小于10％，其余道次变形量控制在20-40％之间。

前述的不锈钢无缝管的制备方法，步骤(3)中，所述中心通孔直径为目标毛管内径的1/2-2/3，并在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口。

前述的不锈钢无缝管的制备方法，步骤(3)中，所述环形炉预热入炉温度为500-650℃，目标温度为930-980℃，加热总时间≥0.5min/mm×坯料厚度。

前述的不锈钢无缝管的制备方法，步骤(3)中，所述一次感应加热温度为1140-1200℃，保温1-2分钟；所述二次感应加热温度为1180-1250℃。

前述的不锈钢无缝管的制备方法，步骤(3)中，所述热扩孔变形量为10-20％，所述热挤压比为7-13，所述挤压速度为100-170mm/s。

前述的不锈钢无缝管的制备方法，步骤(4)中，所述1-3道次冷轧或冷拔包括：

冷轧单道次变形量为40-60％，冷拔单道次变形量为20-40％，最后一道次的减壁量与减径量之比为0.8-1.2；

每道次冷变形之间都要进行中间退火，退火温度为1150-1220℃，保温时间≥2min/mm×壁厚，急冷；

最后一道次冷轧完后进行成品热处理，加热温度1170-1250℃，保温时间≥3min/mm×壁厚，急冷。

本发明的耐热钢无缝管，具有良好的力学性能、高温持久强度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能及高温组织稳定性，可以满足630-650℃超超临界电站锅炉管的使用要求。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

本发明耐热不锈钢无缝管的设计思路为：采用22Cr-25Ni体系合金作为基体钢，以保证材料的抗高温氧化性能，同时提高奥氏体组织稳定性；添加适量的Cu在使用过程中析出细小弥散的富铜相，提高蠕变断裂强度；添加Nb形成弥散析出的Nb(C、N)和NbCrN强化相，提高高温蠕变强度；添加一定的W、N元素起到固溶强化的作用，提高合金的高温强度，同时促进M₂₃C₆的析出；控制适中C含量，保证碳化物数量、提高强度的同时，使Nb/C控制在7左右，提高抗晶间腐蚀性能。

具体地，根据本发明的一方面，本发明提供了一种耐热不锈钢无缝管，按重量百分比计，包括：C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N 0.1-0.3％，Mo 0.05-0.3％，B 0.002-0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素；优选为C 0.05-0.08％，Si≤0.3％，Mn0.1-0.4％，P≤0.025％，S≤0.01％，Cr 21-23％，Ni 24-26％，Cu 2.7-3.3％，W 3-4％，Nb0.4-0.5％，N 0.17-0.23％，Mo 0.05-0.15％，B 0.003-0.007％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

采用上述含量化学元素的优点分别如下：

C是奥氏体化元素和碳化物主要形成元素，不仅可以稳定奥氏体相、抑制有害铁素体相产生，其形成的碳化物强化相还可以提高不锈钢的高温强度。但是，当C含量过高时，会降低钢材料韧性和焊接性，同时增加晶间腐蚀开裂倾向。因此，C含量为0.04-0.1％，优选为0.05-0.08％时制备的不锈钢管的性能最佳。

Si作为冶炼的脱氧剂添加，过量的Si会降低不锈钢管的可焊性，同时在高温长时使用时，钢管中容易形成有害的G相，从而影响组织稳定性。因此将Si的含量限定在0.4％以下，优选范围为0.3％以下。

Mn作为冶炼时的脱氧、脱硫剂添加，可大幅提高不锈钢的纯净度和奥氏体稳定性，若Mn添加量过大，会影响不锈钢的热加工性。因此，Mn含量为0.5％以下，优选的范围是0.1-0.4％时，制备的耐热不锈钢管的性能最佳。

Cr是锅炉使用环境中耐高温氧化所必需的重要元素，可有效提高不锈钢的耐蚀性，耐磨性和回火稳定性。然而Cr含量超过27％时，再次提高Cr的含量对不锈钢的有益效果不会增强。同时Cr可促进不锈钢中晶界碳化物的形成，提高钢的高温强度，但其含量过高时，不锈钢在高温环境下长时使用时容易产生有害σ相，因此，Cr限定为20-27％，优选的范围是21-23％。

Ni是最有效的奥氏体形成元素，在Cr元素含量较高的情况下，为了保证奥氏体组织的稳定性，抑制δ铁素体析出，Ni含量不能低于23％；而过量添加Ni则会导致成本过高。因此，Ni限定为23-28％，优选的范围是24-26％。

Cu可提高不锈钢的高温耐蚀性和延展性，在不锈钢使用过程中Cu会形成弥散析出的富铜相，大幅提高不锈钢的高温持久强度。但是Cu含量过高会使热加工性能恶化。因此，本发明中，Cu的含量为2.0-3.5％，优选的范围是2.7-3.3％。

W在奥氏体基体中可以起到固溶强化的作用，促进不锈钢中晶界碳化物的形成，提高其高温强度。但是过量的W会严重降低热加工性和冲击韧性。因此，W含量限定为2-4％，优选的范围是3-4％。

Nb可形成弥散析出的Nb(C,N)和NbCrN强化相，不仅可以提高不锈钢的高温蠕变性，阻止奥氏体晶粒异常长大，还可以提高不锈钢的抗晶间腐蚀性能。但是Nb含量过高会影响焊接性，同时促进热加工过程中低熔点共晶化合物的形成，增加开裂倾向。因此，Nb含量限定为0.2-0.6％，优选的范围是0.4-0.5％。

N可以提高奥氏体稳定性，同时通过固溶强化和析出强化作用可以提高不锈钢的高温强度。但过量的N会使不锈钢韧性降低，同时增加不锈钢的加工难度。因此，N含量限定为0.1-0.3％，优选的范围是0.17-0.23％。

Mo有固溶强化的作用，可明显提高不锈钢的高温强度，同时促进碳化物的形成，提高不锈钢的强度；但过量的Mo会增加σ相的形成倾向，同时降低抗不锈钢的抗高温氧化性能。因此，Mo含量限定为0.05-0.3％，优选的范围是0.05-0.15％。

B作为微量元素添加，可以起到净化晶界的作用，从而提高不锈钢中晶界强度，提高钢的抗蠕变性能；但B过量时会形成低熔点相，在焊接钢时，促进焊接热裂纹的产生。因此，B含量限定为0.002-0.008％，优选的范围是0.003-0.007％。

以上各化学成分的选用及其含量的确定，均是发明人通过创造性劳动获得的。各化学成分通过发挥协同作用，使耐热钢无缝管具有良好的力学性能、高温持久强度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能及高温组织稳定性，可以满足630-650℃超超临界电站锅炉管的使用要求。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了耐热钢无缝管的制造方法。依次包括下述步骤：

(1)冶炼

采用真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)或电炉+氩氧脱碳炉(AOD)+钢包精炼炉(LF)工艺冶炼出符合本耐热不锈钢成分的钢水。

采用模铸或连铸的方法浇铸出铸锭，浇铸温度，1500-1540℃。

其中，铸锭各成分含量为C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni 23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N0.1-0.3％，Mo0.05-0.3％，B 0.002-0.008％及余量的Fe。

(2)管坯热加工

铸锭采用自由锻、径锻或轧制的方式开坯。

铸锭加热温度1180-1270℃，加热时间≥1min/mm×铸锭宽度(mm)。加热过程中需要在1000℃保温1小时以上，以保证合金中的析出相全部回溶。

开锻(轧)温度控制在1100-1200℃，终锻(轧)温度控制在950℃以上，总锻比(轧制变形量)不小于3。

变形道次根据管坯规格确定，初始道次变形量不小于25％，中间至少保证1道次变形量大于40％，以保证铸锭晶粒全部完成动态再结晶，避免管坯局部晶粒粗大，末道次为精整道次，变形量可小于10％，其余道次变形量控制在20-40％之间。

(3)钢管热加工

管坯可采用热挤压法加工成毛管，工艺路线为：加工中心通孔→环形炉预热→一次感应加热→热扩孔→二次感应加热→热挤压→冷却→矫直→平头。

加工中心通孔直径为目标毛管内径的1/2-2/3，在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口，处理后表面不得有裂纹、凹坑、黑皮等缺陷。

环形炉预热入炉温度500-650℃，目标温度930-980℃，加热总时间≥0.5min/mm×坯料厚度(mm)，保证金属中的第二相在挤压之前全部回溶，避免挤压后出现条带碳化物，影响组织均匀性。

一次感应加热温度为1140-1200℃，达到目标温度后保温1-2分钟，以保证坯料温度均匀。

热扩孔变形量控制在10-20％，防止内孔拉应力导致金属撕裂。

二次感应加热温度1180-1250℃，到温后不保温直接出炉，以防止内表面由于“集肤效应”导致的异常温升。

坯料挤压前在内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂，进入卧室挤压机进行挤压，挤压比控制在7-13，挤压速度为100-170mm/s，保证组织充分再结晶的同时，防止挤压载荷过大导致“闷车”，挤压结束后的毛管立即入水急冷，防止第二相析出影响后续冷加工。

(4)钢管冷加工

热挤压后的毛管经过矫直、酸洗、修磨等精整处理后，根据成品规格采用1-3道次的冷轧或冷拔的方法进行冷加工，其中最后一道次必须采用冷轧生产，以保证组织均匀和表面质量。

冷轧单道次变形量控制在40-60％，冷拔单道次变形量控制在20-40％，最后一道次的减壁量与减径量之比控制在0.8-1.2之间，以保证内表面质量。

每道次冷变形之间都要进行中间退火，目的为消除冷加工应力，调整组织，改善加工性能，退火温度1150-1220℃，保温时间根据壁厚不小于2min/mm，退火后急冷，退火后矫直、锯切、酸洗等处理后得到半成品荒管。

最后一道次冷轧完后进行成品热处理，加热温度1170-1250℃，保温时间≥3min/mm×壁厚(mm)，急冷，将组织和性能调整到目标要求。热处理后的钢管经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤、包装等工序后得到成品钢管。

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例

实施例1-6

(1)冶炼

分别采用VIM+ESR工艺和电炉+AOD+LF工艺冶炼出Φ498的铸锭，各实施例及对比例(S31042)的铸锭成分见表1(实施例1-3采用了VIM+ESR冶炼工艺，实施例4-6及对比例采用了电炉+AOD+LF冶炼工艺)。

表1实施例1-6与对比例化学成分(重量百分比)

成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	W	Nb	N	Mo	B
														实施例1	0.07	0.20	0.15	0.013	0.001	22.35	25.04	3.11	3.62	0.45	0.20	0.10	0.005
实施例2	0.08	0.16	0.20	0.011	0.002	21.17	24.54	2.00	2.00	0.48	0.17	0.05	0.004
														实施例3	0.06	0.24	0.21	0.008	0.001	23.87	26.13	2.72	2.54	0.33	0.23	0.15	0.002
实施例4	0.04	0.19	0.35	0.015	0.001	20.00	27.00	2.98	3.12	0.20	0.30	0.08	0.006
														实施例5	0.09	0.15	0.17	0.018	0.002	24.14	22.53	3.29	3.44	0.52	0.15	0.20	0.007
实施例6	0.1	0.14	0.11	0.020	0.002	27.00	20.00	3.50	4.00	0.60	0.10	0.30	0.008
														对比例	0.07	0.25	0.30	0.020	0.002	24.92	20.03	-	-	0.42	0.22	0.05	-

(2)管坯热加工

铸锭采用径锻方式开坯，加热温度1200℃，加热时间为2min/mm×铸锭宽度，在1000℃保温2小时。开锻温度1150℃，终锻温度980℃，总锻比5，变形道次为6，初始道次变形量30％，中间1道次变形量50％，末道次变形量5％，其余道次变形量30％。

(3)钢管热加工

管坯采用热挤压法加工成毛管，加工中心通孔直径为Φ25mm，在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口，环形炉预热入炉温度600℃，目标温度950℃，加热总时间1min/mm×坯料厚度，一次感应加热温度为1160℃，保温1分钟，热扩孔变形量15％，二次感应加热温度1230℃，挤压比10，挤压速度为125mm/s，挤压结束后的毛管立即入水急冷。

(4)钢管冷加工

毛管经过矫直、酸洗、修磨等精整处理后，根据成品规格采用1-3道次的冷轧或冷拔的方法进行冷加工。冷轧单道次变形量控制在50％，冷拔单道次变形量控制在30％，最后一道次的减壁量与减径量之比控制在1，中间退火温度1180℃，保温时间3min/mm×壁厚，成品热处理温度1200℃，保温时间6min/mm×壁厚，急冷。热处理后的钢管经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤、包装等工序后得到Φ60*7mm钢管。

实施例7

本实施例的耐热不锈钢管的化学成分与实施例1相同，制备方法如下：

(1)冶炼

同实施例1。

(2)管坯热加工

铸锭采用自由煅方式开坯，加热温度1180℃，加热时间1min/mm×铸锭宽度，在1000℃保温1小时。开锻温度1100℃，终锻温度950℃，总锻比3，变形道次为6，初始道次变形量26％，中间1道次变形量41％，末道次变形量9％，其余道次变形量20％。

(3)钢管热加工

管坯采用热挤压法加工成毛管，加工中心通孔直径为20mm，在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口，环形炉预热入炉温度510℃，目标温度930℃，加热总时间0.5min/mm×坯料厚度，一次感应加热温度为1141℃，保温1分钟，热扩孔变形量10.5％，二次感应加热温度1180℃，挤压比7，挤压速度为100mm/s，挤压结束后的毛管立即入水急冷。

(4)钢管冷加工

毛管经过矫直、酸洗、修磨等精整处理后，根据成品规格采用1-3道次的冷轧或冷拔的方法进行冷加工。冷轧单道次变形量控制在40％，冷拔单道次变形量控制在20％，最后一道次的减壁量与减径量之比控制在0.8，中间退火温度1152℃，保温时间为2min/mm×壁厚，成品热处理温度1173℃，保温时间根据壁厚不小于3min/mm×壁厚，急冷。热处理后的钢管经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤、包装等工序后得到Φ60*7钢管。

实施例8

本实施例的耐热不锈钢管的化学成分与实施例1相同，制备方法如下：

(1)冶炼

同实施例1。

(2)管坯热加工

铸锭采用轧制方式开坯，加热温度1270℃，加热时间4min/mm×铸锭宽度，在1000℃保温3小时。开轧温度1200℃，终轧温度1500℃，总锻比9，变形道次为3，初始道次变形量60％，中间1道次变形量50％，末道次变形量3％，其余道次变形量40％。

(3)钢管热加工

管坯采用热挤压法加工成毛管，加工中心通孔直径为30mm，在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口，环形炉预热入炉温度655℃，目标温度979℃，加热总时间3min/mm×坯料厚度，一次感应加热温度为1200℃，保温2分钟，热扩孔变形量19％，二次感应加热温度1250℃，挤压比13，挤压速度为170mm/s，挤压结束后的毛管立即入水急冷。

(4)钢管冷加工

毛管经过矫直、酸洗、修磨等精整处理后，根据成品规格采用1-3道次的冷轧或冷拔的方法进行冷加工。冷轧单道次变形量控制在60％，冷拔单道次变形量控制在40％，最后一道次的减壁量与减径量之比控制在1.1，中间退火温度1219℃，保温时间5min/mm×壁厚，成品热处理温度1173℃，保温时间根据壁厚不小于8min/mm×壁厚，急冷。热处理后的钢管经过矫直、锯切、酸洗、表面检验、无损探伤、包装等工序后得到Φ60*7钢管。

性能测试

(1)室温力学性能

按GB/T228和GB231.1标准，对本发明耐热无缝钢管及对比例无缝钢管进行了室温力学性能检测，检测结果见表2。可以看出，本发明的耐热无缝钢管的力学性能明显高于对比例无缝钢管(S31042)。

表2实施例1-8与对比例的常温力学性能

(2)高温持久强度

按照试验标准GB/T2039，对本发明耐热无缝钢管和对比钢管进行高温持久性能试验。其结果见表3。可以看出，本发明的耐热无缝钢管在650℃和700℃高温持久强度明显高于对比例无缝钢管(S31042)。

表3实施例1-8与对比例的高温持久强度

(3)抗高温蒸汽氧化性能

按照试验标准GB/T13303，对本发明耐热无缝钢管和对比钢管进行抗高温蒸汽氧化性能试验。其结果见表4。可以看出，本发明的耐热无缝钢管在650℃和700℃抗高温蒸汽氧化性能明显高于对比例无缝钢管(S31042)。

表4实施例1-8与对比例的抗高温蒸汽氧化性能

综合以上实施例可以看出，本发明无缝钢管的室温强度、高温强度和抗氧化性能均明显优于S31042，可完美解决超超临界锅炉管中存在的管屏导热差、结构膨胀、氧化皮厚等问题。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种耐热不锈钢无缝管，其特征在于，按重量百分比计，组成为：C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni 23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N 0.1-0.3％，Mo 0.05-0.3％，B 0.002-0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的耐热不锈钢无缝管，其特征在于，按重量百分比计，组成为：C0.05-0.08％，Si≤0.3％，Mn 0.1-0.4％，P≤0.025％，S≤0.01％，Cr 21-23％，Ni 24-26％，Cu 2.7-3.3％，W 3-4％，Nb 0.4-0.5％，N 0.17-0.23％，Mo 0.05-0.15％，B 0.003-0.007％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。

3.权利要求1或2所述的一种耐热不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)冶炼

冶炼钢水并浇铸成铸锭，其中，铸锭各成分含量为C 0.04-0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20-27％，Ni 23-28％，Cu 2.0-3.5％，W 2-4％，Nb 0.2-0.6％，N 0.1-0.3％，Mo 0.05-0.3％，B 0.002-0.008％及余量的Fe；

(2)管坯热加工

铸锭采用自由锻、径锻或轧制的方式开坯，加热温度为1180-1270℃，其中加热时间≥1min/mm×铸锭宽度，加热过程中需要在1000℃保温；

(3)钢管热加工

将步骤(2)的管坯加工成毛管，依次包括：加工中心通孔、环形炉预热、一次感应加热、热扩孔、二次感应加热、热挤压、冷却、矫直、平头；

(4)钢管冷加工

采用1-3道次冷轧或冷拔的方法进行冷加工。

4.根据权利要求3所述的耐热不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，铸锭在开坯时，开锻或开轧温度为1100-1200℃，终锻或终轧温度在950℃以上。

5.根据权利要求3或4所述的耐热不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，铸锭在开坯时，总锻比或轧制变形量不小于3，初始道次变形量不小于25％，中间至少保证1道次变形量大于40％，末道次变形量小于10％，其余道次变形量控制在20-40％之间。

6.根据权利要求3所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中心通孔直径为目标毛管内径的1/2-2/3，并在其中一端面平头倒角加工33.5°的喇叭口。

7.根据权利要求3所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述环形炉预热入炉温度为500-650℃，目标温度为930-980℃，加热总时间≥0.5min/mm×坯料厚度。

8.根据权利要求3所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述一次感应加热温度为1140-1200℃，保温1-2分钟；所述二次感应加热温度为1180-1250℃。

9.根据权利要求3所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热扩孔变形量为10-20％，所述热挤压比为7-13，所述挤压速度为100-170mm/s。

10.根据权利要求3所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述1-3道次冷轧或冷拔包括：

冷轧单道次变形量为40-60％，冷拔单道次变形量为20-40％，最后一道次的减壁量与减径量之比为0.8-1.2；

每道次冷变形之间都要进行中间退火，退火温度为1150-1220℃，保温时间≥2min/mm×壁厚，急冷；

最后一道次冷轧完后进行成品热处理，加热温度1170-1250℃，保温时间≥3min/mm×壁厚，急冷。