CN108277435A - 一种耐蚀承压无缝钢管及其生产方法 - Google Patents

一种耐蚀承压无缝钢管及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐蚀承压无缝钢管，所述无缝钢管包括以下重量百分数的组分：C 0.11‑0.15％；Si 0.30‑0.45％；Mn 0.90‑1.10％；Cr 0.15‑0.25％；Ni 1.10‑1.30％；Cu 0.55‑0.65％；Nb 0.015‑0.025％；Al 0.015‑0.045％；Ti 0.01‑0.02％；P≤0.020％；S≤0.010％；N≤0.008％。本发明还公开了无缝钢管的生产方法。本发明的耐蚀承压无缝钢管的生产方法，得到的无缝钢管耐蚀承压、抗流动加速腐蚀的性能强延长了使用寿命，增加了管道运输安全性，有利于满足社会发展的需要。

Description

一种耐蚀承压无缝钢管及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金钢管技术领域，尤其涉及一种耐蚀承压无缝钢管及其生产方法。
背景技术
WB36无缝钢管主要用于核电常规岛主给水、主蒸汽管道。WB36是一种具有良好可焊性的、耐高温的Ni-Cu-Mo型合金结构钢。该钢加入Ni、Cu、Mo、Nb等合金元素，大大提高了钢的高温强度，其使用温度400℃左右，最高使用温度可达500℃。在使用过程中不产生蠕变，但管体内介质的流速高、流量大(约为火电的1.3-1.6倍)；输送流速高、流量大的中温中压并带有一定湿度的饱和蒸汽会产生流动加速腐蚀 (FAC)的现象，因此要求核电站常规岛用管具有抗流动加速腐蚀的性能。在现有技术使用的此类钢管，还存在热处理后在强度、塑性等性能方面出现波动的缺陷，导致存在给水、主蒸汽管道的输送安全隐患。因此，对WB36无缝钢管的耐蚀承压、抗流动加速腐蚀的性能的进一步优化、提高管道运输质量，延长管道运输中套管的寿命存在迫切需求。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种耐蚀承压无缝钢管及其生产方法及其生产方法。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有技术中无缝钢管耐蚀承压、抗流动加速腐蚀的性能不佳，使用寿命短。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种耐蚀承压无缝钢管，其包括以下重量百分数的组分：C 0.11-0.15％；Si 0.30-0.45％；Mn 0.90-1.10％；Cr 0.15-0.25％； Ni1.10-1.30％；Cu 0.55-0.65％；Nb 0.015-0.025％；Al 0.015-0.045％；Ti 0.01-0.02％；P≤0.020％；S≤0.010％；N≤0.008％。
进一步低，所述无缝钢管，气体O含量为0.0013％；气体N含量为0.006％；气体H含量为0.2ppm。
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含C的重量百分数为0.12％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含C的重量百分数为0.15％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Si的重量百分数为0.4％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Si的重量百分数为0.38％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Mn的重量百分数为0.98％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Mn的重量百分数为0.95％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Cr的重量百分数为0.182％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Cr的重量百分数为0.21％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Ni的重量百分数为1.139％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Ni的重量百分数为1.09％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Al的重量百分数为0.034％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Al的重量百分数为0.024％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Cu的重量百分数为0.554％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Cu的重量百分数为0.57％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Nb的重量百分数为0.018％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Nb的重量百分数为0.020％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含Ti的重量百分数为0.018％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含P的重量百分数为0.008％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含P的重量百分数为0.014％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含S的重量百分数为0.003％；
在本发明的另一较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含S的重量百分数为0.004％；
在本发明的较佳实施方式中，所述无缝钢管，包含N的重量百分数为0.002％；
本发明第二方面提供了一种耐蚀承压无缝钢管的生产方法，具体步骤包括：
步骤1、铁水预处理；
步骤2、转炉冶炼；
步骤3、LF炉精炼；
步骤4、VD真空脱气；
步骤5、圆坯连铸；
步骤6、圆坯缓冷；
步骤7、管坯加热和轧制；
步骤8、热处理。
进一步地，所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.05％；磷含量为≤0.120％；
进一步地，所述步骤2中，转炉冶炼终点控制目标：C≥0.06％、P≤0.015％、S ≤0.020％；镍板、铜合金随废钢加入；采用硅锰、锰铁进行脱氧合金化；终脱氧采用有铝脱氧；
进一步地，所述步骤3中，LF炉精炼时，精炼全过程正常吹氩气；采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；
进一步地，所述步骤4中，VD真空脱气时，真空度≤0.10KPa，目标值≤0.07KPa；深真空时间≥13分钟，真空后喂入250m硅钙线；喂丝后软吹时间≥15分钟；
进一步地，所述步骤5中，所述圆坯连铸采用电磁搅拌工艺；钢水过热度：ΔT ≤30℃，该钢种液相线温度为TL＝1508℃；浇注采用恒拉速进行浇注；
进一步地，所述步骤6中，圆坯缓冷的入坑温度大于600℃，出坑温度应小于150℃；
进一步地，所述步骤7中，管坯加热和轧制包括六区段，一段区加热温度为800 ℃；二区段加热温度为1040℃；三区段加热温度为1160℃；四区段加热温度为1220 ℃；五区段加热温度为1270℃；六区段加热温度为1260℃；
进一步地，所述步骤8中，热处理的温度为930℃，时间40min；回火温度为62 ℃，时间为80min；
在本发明的较佳实施方式中，所述步骤4中，VD真空脱气时，真空度为0.01KPa；
在本发明的较佳实施方式中，所述步骤8中，热处理的具体操作为：加热温度890℃±10℃保温50min后水淬，700℃±10℃回火保温70min后空冷；
采用以上方案，本发明公开的耐蚀承压无缝钢管及其生产方法，具有以下技术效果：
(1)本发明的耐蚀承压无缝钢管，本发明添加微量钛元素，使在热处理以后得到的无缝钢管具有良好的强度及塑性；
(2)本发明的耐蚀承压无缝钢管的生产方法，采用自主生产连铸坯并且直接轧制及热处理，连铸坯直接轧制及热处理，不用经过表面处理及再加工，相对于享有技术的模铸、锻造，还要经过表面处理再轧制的复杂工艺过程，大大提高了生产效率，并且极大地降低了生产成本；
综上所述，本发明的耐蚀承压无缝钢管及其生产方法，采用洁净钢生产技术和连铸坯直接轧制并经热处理的方法，优化生产条件和参数，得到的无缝钢管耐蚀承压、抗流动加速腐蚀的性能强延长了使用寿命，增加了管道运输安全性，有利于满足社会发展的需要。
以下将结合具体实施方式对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
以下介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1、耐蚀承压无缝钢管的制备
采用达到要求的脱硫铁水，铁水要求：P≤0.120％、S≤0.050％，所有合金及原材料质量必须达到标准要求；
转炉冶炼终点控制目标：C≥0.06％、P≤0.015％、S≤0.020％；镍板、铜合金随废钢加入；采用硅锰、锰铁进行脱氧合金化；终脱氧采用有铝脱氧；
VD真空脱气时，真空度0.03Kpa；深真空时间13分钟，真空后喂入250m硅钙线；深真空结束后软吹时间15分钟，软吹流量为70N1/min；
圆坯连铸过程，铸坯规格为φ390mm,采用恒拉速控制；采用电磁搅拌工艺；钢水过热度：ΔT≤30℃；该钢种液相线温度TL＝1508℃；圆坯应进缓冷坑进行缓冷，入坑温度实测大于600℃，出坑温度低于150℃；
采用六区段加热控制进行加热轧制，一段区加热温度为800℃；二区段加热温度为1040℃；三区段加热温度为1160℃；四区段加热温度为1220℃；五区段加热温度为1270℃；六区段加热温度为1260℃；轧制规格为Ф245×20mm的无缝钢管；轧制过程中对穿孔机适当降低转速，以便于咬入，终轧后在冷床密排冷却，以避免冷却速度快产生表面裂纹
热处理制度采用930℃±10℃正火，保温40min(均热段时间)空冷；620℃±10 ℃回火+80min(均热段时间)保温后空冷得到无缝钢管。
对本实施例得到的无缝钢管进行力学性能检测，显示屈强比为0.83％；抗拉强度Rm为653MPa；屈服强度为543；，断后伸长率A为25.5％；
对本实施例得到的无缝钢管进行塑性性能检测，结果显示，在21℃冲击试验条件下，显示K(v)(2)(J)为202～230，表明无缝钢管具有良好的塑性；
对本实施例得到的无缝钢管进行非金属夹杂物检测，显示晶粒度为8级，组织为铁素体加贝氏体，表明本实施例得到的无缝钢管组织质量好；
经检验，本实施例得到的无缝钢管化学成分百分比如下：C：0.12％；Si：0.4％；Mn：0.98％；P：0.008％；S：0.003％；Cr：0.182％；Mo：0.336％；Ni：1.139％； Al：0.034％；
经检测，本实施例得到的无缝钢管的气体含量为：H：0.2％；O：0013％；N：0.006％。
实施例2、耐蚀承压无缝钢管的制备
采用与实施例相类似的操作，轧制规格为Ф273×28mm的无缝钢管；热处理制度采用930℃±10℃正火，保温45min(均热段时间)空冷；620℃±10℃回火+90min(均热段时间)保温后空冷得到无缝钢管。
对本实施例得到的无缝钢管进行力学性能检测，抗拉强度Rm为643MPa；屈服强度为544；，断后伸长率A为24％；
对本实施例得到的无缝钢管进行非金属夹杂物检测，显示晶粒度为8.5级，组织为铁素体加贝氏体，表明本实施例得到的无缝钢管组织质量好；
实施例3、耐蚀承压无缝钢管的制备
采用达到要求的脱硫铁水，铁水要求：P≤0.120％、S≤0.050％，所有合金及原材料质量必须达到标准要求；
转炉冶炼终点控制目标：C≥0.06％、P≤0.015％、S≤0.020％；镍板、铜合金随废钢加入；采用硅锰、锰铁进行脱氧合金化；终脱氧采用有铝脱氧；
VD真空脱气时，真空度0.04Kpa；深真空时间13分钟，真空后喂入250m硅钙线；深真空结束后软吹时间15分钟，软吹流量为70N1/min；
圆坯连铸过程，铸坯规格为φ430mm,采用恒拉速控制；采用电磁搅拌工艺；钢水过热度：ΔT≤30℃；该钢种液相线温度TL＝1508℃；圆坯应进缓冷坑进行缓冷，入坑温度实测大于600℃，出坑温度低于150℃；
采用六区段加热控制进行加热轧制，一段区加热温度为800℃；二区段加热温度为1040℃；三区段加热温度为1160℃；四区段加热温度为1250℃；五区段加热温度为1270℃；六区段加热温度为1260℃；轧制规格为Ф406.4×40mm的无缝钢管；轧制过程中对穿孔机适当降低转速，以便于咬入，终轧后在冷床密排冷却，以避免冷却速度快产生表面裂纹
热处理制度采用930℃±10℃正火，保温50min(均热段时间)空冷；620℃±10 ℃回火+100min(均热段时间)保温后空冷得到无缝钢管。
对本实施例得到的无缝钢管进行力学性能检测，显示抗拉强度Rm为660MPa；屈服强度为539；，断后伸长率A为23.5％；
对本实施例得到的无缝钢管进行塑性性能检测，结果显示，在21℃冲击试验条件下，显示K(v)(2)(J)为202～230，表明无缝钢管具有良好的塑性；
对本实施例得到的无缝钢管进行非金属夹杂物检测，显示晶粒度为8级，组织为铁素体加贝氏体，表明本实施例得到的无缝钢管组织质量好；
经检验，本实施例得到的无缝钢管化学成分百分比如下：C：0.15％；Si：0.38％；Mn：0.95％；P：0.014％；S：0.004％；Cr：0.21％；Mo：0.35％；Ni：1.09％；Al： 0.024％；
经检测，本实施例得到的无缝钢管的气体含量为：H：0.2％；O：0013％；N：0.006％。
本发明其他技术方案也具有相类似的使用效果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐蚀承压无缝钢管，其特征在于，其包括以下重量百分数的组分：C 0.11-0.15％；Si 0.30-0.45％；Mn 0.90-1.10％；Cr 0.15-0.25％；Ni 1.10-1.30％；Cu 0.55-0.65％；Nb 0.015-0.025％；Al 0.015-0.045％；Ti 0.01-0.02％；P≤0.020％；S≤0.010％；N≤0.008％。
2.如权利要求1所述无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管，气体O含量为0.0013％；气体N含量为0.006％；气体H含量为0.2ppm。
3.一种耐蚀承压无缝钢管的生产方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、铁水预处理；
步骤2、转炉冶炼；
步骤3、LF炉精炼；
步骤4、VD真空脱气；
步骤5、圆坯连铸；
步骤6、圆坯缓冷；
步骤7、管坯加热和轧制；
步骤8、热处理。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于，
所述步骤1中，铁水预处理后的铁水的硫含量为≤0.05％；磷含量为≤0.120％；
所述步骤2中，转炉冶炼时，，转炉冶炼终点控制目标：C≥0.06％、P≤0.015％、S≤0.020％；镍板、铜合金随废钢加入；采用硅锰、锰铁进行脱氧合金化；终脱氧采用有铝脱氧。
5.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤3中，LF炉精炼时，精炼全过程正常吹氩气；采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫，成分调整及升温操作；
所述步骤4中，VD真空脱气时，真空度≤0.10KPa，目标值≤0.07KPa；深真空时间≥13分钟，真空后喂入250m硅钙线；喂丝后软吹时间≥15分钟。
6.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤5中，所述圆坯连铸采用电磁搅拌工艺；钢水过热度：ΔT≤30℃，该钢种液相线温度为TL＝1508℃；浇注采用恒拉速进行浇注。
7.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤6中，圆坯缓冷的入坑温度大于600℃，出坑温度应小于150℃。
8.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤7中，管坯加热和轧制包括六区段，一段区加热温度为800℃；二区段加热温度为1040℃；三区段加热温度为1160℃；四区段加热温度为1220℃；五区段加热温度为1270℃；六区段加热温度为1260℃。
9.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤8中，热处理的温度为930℃，时间40min；回火温度为62℃，时间为80min。
10.一种权利要求3～9任一项所述方法生产得到的无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管包括以下重量百分数的组分：C 0.11-0.15％；Si 0.30-0.45％；Mn 0.90-1.10％；Cr0.15-0.25％；Ni 1.10-1.30％；Cu 0.55-0.65％；Nb 0.015-0.025％；Al 0.015-0.045％；Ti 0.01-0.02％；P≤0.020％；S≤0.010％；N≤0.008％。
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