CN112317551A - L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法 - Google Patents

L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型方法，过程包括：步骤1采用13Cr连铸坯料；步骤2对连铸坯料进行退火；步骤3将连铸坯料的外圆单边加工，去除外表面氧化皮和中心疏松层；步骤4将处理好的连铸坯料均匀加热到1100℃～1150℃进行热扩孔；步骤5热扩孔后的连铸坯料进行热挤压；步骤6将热挤压后的钢管进行热处理，得到成品不锈钢无缝钢管。本发明采用了连铸坯+热挤压工艺成型工艺结合，克服现有生产工艺流程长成材率低的问题，减少冒口的损失，省去了锻造工序，有利于提高马氏体不锈钢无缝钢管的成材率，降低生产成本。

Description

L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法
技术领域
本发明属于机械加工生产技术领域，涉及一种无缝钢管，尤其涉及一种新型L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法。
背景技术
由于目前石油行业管材的使用条件十分恶劣，普通碳钢管材不能满足使用要求。据文献报道每年因管材腐蚀导致的油井停产、报废事故层出不穷，造成了巨大的经济损失。双相钢和镍基合金等管材性能优异，但是价格昂贵，而13Cr无缝钢管通过调质处理后具备优异的力学性能和耐腐蚀性能，且经济型好，广泛用于石油化工、机械装备、模具制造、航天军工等行业，有着很好的发展前景。13Cr合金元素比较高，变形抗力大，热加工温度区间范围窄，属于难变形合金，采用热穿孔轧制工艺生产容易产生粘钢和裂纹缺陷。热挤压工艺是钢管在三向压应力作用下成型，受力条件好，对难变形高合金生产有特殊优势。
目前成熟的生产工艺是：冶炼铸锭——锻造——锻坯料外扒皮车光——挤压坯内掏孔加工——热挤压成型——调质处理。铸锭锻造要切除冒口，冒口重量约占20％～25％，锻坯料外扒皮车光单边约7～12mm，挤压坯内掏孔加工直径约35～90mm，成材率比较低，生产流程冗长。连铸坯无冒口，缩孔缩松集中在坯料的中心位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，克服现有锻坯+热挤压工艺生产无缝钢管时工艺流程长成材率低的问题，以减少冒口的损失，减化锻造工序，提高钢管的成材率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型方法，其成型过程如下：
步骤1：采用电炉+炉外精炼+真空脱气+连铸工艺过程制备成13Cr连铸坯料；
步骤2：对步骤1得到的连铸坯料进行退火，降低其硬度；
步骤3：将第步骤2得到的连铸坯料的外圆单边加工7～12mm，中心孔加工直径35～90mm，去除外表面氧化皮和中心疏松层；
步骤4：将步骤3处理好的连铸坯料均匀加热到1100℃～1150℃，在扩孔桶内进行热扩孔；
步骤5：将热扩孔后的连铸坯料均匀加热到1160℃～1210℃，在挤压桶内通过挤压模、芯棒和挤压垫进行热挤压变形操作得到成品尺寸的钢管；
步骤6：将热挤压后的钢管进行热处理，先均匀加热到960～980℃，然后用轴流风机进行吹风快冷，待钢管温度冷却至60℃以下，再均匀加热到710℃～730℃进行回火处理，得到成品性能钢管。
步骤1的13Cr连铸坯的化学成分满足API Spec 5CT中的L80～13Cr要求，且满足P的含量不大于0.018％，S的含量不大于0.008％；O的含量不大于35ppm，N的含量不大于120ppm，H的含量不大于2.0ppm。L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管外圆的直径为φ89～φ325mm；壁厚为7mm～30mm。连铸坯料退火温度为820～850℃，保温6h，随炉冷却到300℃以下。在步骤4热扩孔阶段，连铸坯料均匀加热到热扩孔温度后先进行高压水除磷，随后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热扩孔，热扩孔速度为150～250mm/s，扩孔比是1.01～1.35。在步骤5热挤压阶段，热扩孔后首先进行高压水除鳞，感应加热到温度后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热挤压，挤压速度180～350mm/S，挤压比3～12。经过骤6热处理后的不锈钢无缝钢管材料力学性能满足API 5CT中L80～13Cr要求。
本发明L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，采用了连铸坯+热挤压工艺成型工艺路线相结合,锻坯改为连铸坯，克服现有锻坯+热挤压工艺生产无缝钢管时工艺流程长成材率低的问题，减少冒口的损失，省去了锻造工序，有利于提高马氏体不锈钢无缝钢管的成材率，降低生产成本。采用挤压工艺+玻璃粉润滑过程，避免了变形过程中出现的内外表面缺陷，制造工艺灵活，适合于高合金、少批量、多品种制造的特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型方法，生产规格为φ219mm×30mm×5000mm规格的L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管，成型过程如下：
步骤1：采用电炉+炉外精炼+真空脱气+连铸工艺过程制备成13Cr连铸坯料，连铸坯料的规格为φ435mm×800mm；
步骤2：对步骤1得到的连铸坯料进行退火，退火温度为820～850℃，保温6h，随炉冷却到200～250℃，降低其硬度；
步骤3：将第步骤2得到的连铸坯料的外圆单边加工10mm，中心孔加工直径85mm，去除外表面氧化皮和中心疏松层；
步骤4：将步骤3处理好的连铸坯料均匀加热到1120℃～1130℃，进行高压水除磷，随后内外表面用玻璃粉润滑，然后在扩孔桶内进行热扩孔。扩孔筒内径425mm，扩孔头直径171mm，热扩孔速度为230mm/s，扩孔比是1.10；
步骤5：热扩孔后首先进行高压水除鳞，将热扩孔后的连铸坯料均匀加热到1160℃～1170℃，加热到温度后将坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉进行润滑，在挤压桶内通过挤压模、芯棒和挤压垫进行热挤压变形操作，挤压筒内径435mm，挤压模内径224mm，芯棒161mm；按挤压速度挤压比6.5、挤压速度250mm/s进行挤压，生产出规格为φ219mm×30mm的挤压荒管，挤压后缓冷。
步骤6：将热挤压后的钢管行热处理，先均匀加热到980℃，保温2h,然后用风机吹风快冷，待钢管温度冷却至常温，完成淬火处理；再均匀加热到720℃,保温2.5h，出炉空冷，进行回火处理，得到成品性能钢管。热处理后的不锈钢无缝钢管材料力学性能满足API 5CT中L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管的要求，得到成品无缝钢管。
对生产的产品管进行检测，检测结果如表1所示，作为对照API 5CT标准一并列入表1。
表1 L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成分/质量分数(％)
Figure BDA0002710490690000041
表1结果表明，按本发明L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型方法生产的不锈钢无缝钢管完全满足API 5CT中L80～13Cr不锈钢无缝钢管材料力学性能要求。

Claims (7)

1.一种L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型方法，其特征是：所述成型过程如下：步骤1：采用电炉+炉外精炼+真空脱气+连铸工艺过程制备成13Cr连铸坯料；
步骤2：对步骤1得到的连铸坯料进行退火，降低其硬度；
步骤3：将第步骤2得到的连铸坯料的外圆单边加工7～12mm，中心孔加工直径35～90mm，去除外表面氧化皮和中心疏松层；
步骤4：将步骤3处理好的连铸坯料均匀加热到1100℃～1150℃，在扩孔桶内进行热扩孔；
步骤5：将热扩孔后的连铸坯料均匀加热到1160℃～1210℃，在挤压桶内通过挤压模、芯棒和挤压垫进行热挤压变形操作得到成品尺寸的钢管；
步骤6：将热挤压后的钢管行热处理，先均匀加热到960～980℃，然后用轴流风机进行吹风快冷，待钢管温度冷却至60℃以下，再均匀加热到710℃～730℃进行回火处理，得到成品性能钢管。
2.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征是：所述步骤1的13Cr连铸坯的化学成分满足API Spec 5CT中的L80～13Cr要求，且满足P的含量不大于0.018％，S的含量不大于0.008％；O的含量不大于35ppm，N的含量不大于120ppm，H的含量不大于2.0ppm。
3.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征是：所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管外圆的直径为φ89～φ325mm；壁厚为7mm～30mm。
4.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征是：所述连铸坯料退火温度为820～850℃，保温6h，随炉冷却到300℃以下。
5.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征是：在步骤4热扩孔阶段，连铸坯料均匀加热到热扩孔温度后先进行高压水除磷，随后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热扩孔，热扩孔速度为150～250mm/s，扩孔比是1.01～1.35。
6.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征是：在步骤5热挤压阶段，热扩孔后首先进行高压水除鳞，感应加热到温度后内外表面用玻璃粉润滑，再进行热挤压，挤压速度180～350mm/S，挤压比3～12。
7.根据权利要求1所述L80～13Cr马氏体不锈钢无缝钢管成型的方法，其特征在于：所述热处理后的不锈钢无缝钢管材料力学性能满足API 5CT中L80～13Cr的要求。
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