CN113403503B - 700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管及制造方法 - Google Patents

700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.04～0.06%，Si≤0.30%，Mn≤0.10%，P≤0.020%，S≤0.008%，Cr：21.00～22.00%，Ti：1.00～1.30%，Al：0.70～1.00%，Mo：2.10～2.40%，Nb：1.00～1.30%，Fe：19.00～20.00%，N≤0.008%，B≤0.006%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%；本发明中的铁镍合金无缝管通过成分控制及限制，添加一定量Nb、Ti、Al、B等元素，用上述材料制造无缝管的步骤包括：双联工艺冶炼—锻造—热挤压—固溶热处理—中间冷轧—固溶热处理—最终冷轧—成品热处理—矫直—酸洗—表面修磨—成品检验—清洁—标识及包装，通过以上制造方式可使合金无缝管具有良好的组织稳定性、力学性能及工艺性能，并满足700℃先进超超临界锅炉的使用要求。

Description

700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管及制造方法
技术领域
本发明涉及一种铁镍合金无缝管，具体涉及一种用于700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管。
背景技术
长期以来，火电是我国电力能源的主要组成部分，近年来，尽管核电等新能源比例有所增加，但火电仍占到我国电力行业的70%以上。随着全球对环保要求的提高，节能减排就成了重中之重，各国均开展了更高蒸汽温度及压力的火电技术研究，而700℃先进超超临界火电技术就是最重要的研发方向。研究表明，提高火电机组的蒸汽温度和压力可较大的提高发电效率，从而降低燃煤消耗，减少排放，降低成本。当蒸气温度提高至700℃、压力达到35 MPa 时，火力发电效率可达50%以上，相比现有的600℃超超临界火电机组可提高5%以上，燃煤消耗可降低约23g/kWh。若我国新建及现有的火电机组均采用先进超超临界火电技术，则每年可节约1 亿吨煤以上，大幅度减少一次能源煤炭的开采，从而节约开采电力，此外，还可以减少对公路及铁路运输的破坏和压力。因此，发展700℃先进超超临界火电技术对优化我国能源结构、提高煤资源利用效率、显著降低燃煤消耗量、有效控制温室气体及有害气体的排放，对实现我国节能减排及能源工业的可持续发展具有重要的战略意义。
目前，世界各国的700℃先进超超临界火电技术均处于研发阶段，我国发展较晚。国家能源局于2010年组织成立“国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟”（以下简称“联盟”），并设立国家能源领域重点项目，围绕总体方案设计、高温材料技术、锅炉的设计制造技术、关键部件试验平台的建立及运行、示范电站的工程可行性研究等方面开展一系列研究。 随着火电机组参数的不断提高，高温材料性能的水平起着关键性作用。当蒸气温度提高至700℃、压力达到35 MPa 时，现有适用于600℃机组的铁素体及奥氏体不锈钢材料已不能满足机组参数的要求。700℃先进超超临界机组对高温材料的基本要求是：高温持久蠕变性能、耐高温腐蚀性能、长期组织稳定性、管内壁抗蒸汽氧化性能、管外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀、良好的冷热加工工艺、良好的焊接性能、低成本等。为满足以上要求，过高温段过热器、再热器、高温蒸汽管道和集箱、阀门、汽轮机转子、叶片等高温部件均采用镍基合金材料。由于镍基合金材料价格昂贵，目前国内除对700℃先进超超临界锅炉用Inconel617、Nimonic 263、Inconel740/740H、Haynes 230、Haynes 282等合金进行相应的研究外，还积极开展了GH2984、HT700等铁镍基合金材料的研发。
铁镍基高温合金的合金化程度高，变形抗力大，其冶炼及制造困难。目前，而国外对700℃先进超超临界锅炉用铁镍基高温合金工业化生产的报道较少，对外一直处于封锁状态，国内对其工业化生产也无相关报道。因此，急需一种能适用于700℃先进超超临界锅炉的具有良好的高温组织及力学稳定性、耐腐蚀、高尺寸精度及表面质量的铁镍合金无缝管的制备工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种具有良好的组织及力学性能、良好的尺寸精度和表面质量的用于700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管及制造方法，解决铁镍合金无缝管的制造工艺问题，以满足700℃先进超超临界锅炉的使用要求。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.04～0.06%，Si≤0.30%，Mn≤0.10%，P≤0.020%，S≤0.008%，Cr：21.00～22.00%，Ti：1.00～1.30%，Al：0.70～1.00%，Mo：2.10～2.40%，Nb：1.00～1.30%，Fe：19.00～20.00%，N≤0.008%，B≤0.006%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%。
本发明还设计一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，包括以下流程：真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼—锻造—热挤压—固溶热处理—中间冷轧—固溶热处理—最终冷轧—成品热处理—矫直—酸洗—表面修磨—成品检验—清洁—标识及包装，具体步骤如下：
一、冶炼
采用真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼该合金材料，首先将配料加入到真空感应炉中抽真空，待真空度小于100Pa时开始加热，并添加脱氧剂，冶炼后浇铸成合金锭，然后进行真空自耗；
二、锻造
将步骤一得到的合金锭采用2000吨快锻机开坯成八角坯，再用1300吨径锻机进行锻造；
三、热挤压
将步骤二得到的锻坯进行表面剥皮，然后定尺，再经过机加工成热挤压坯，然后在1100℃～1200℃下热挤压成热挤压管；
四、管坯固溶热处理及酸洗
将步骤三得到的热挤压管在高温箱式炉内进行固溶热处理，热处理温度为1100℃～1200℃，保温30～60min，冷却方式为水冷，然后进行矫直，切除头尾缺陷及去除毛刺，采用混合液在50～70℃进行酸洗，再进行冲洗以去除残酸，对内外表面进行抛光处理；
混合液按质量百分比计：氢氟酸：5～8%，硝酸：10～15%，余量为水，以上各组分之和为100%；
五、管端处理
将步骤四得到的无缝管内外表面检验、修磨、内外抛光，再对无缝管的一端外壁进行30°～60°倒角处理；
六、中间冷轧及固溶热处理
将步骤五处理后的无缝管采用冷轧管机进行多个道次冷轧，每道次冷轧后进行去油，在连续式辊底炉内进行中间固溶热处理，再进行矫直、酸洗、检验及修磨、内外表面抛光、倒角处理；
七、成品冷轧及成品热处理
将步骤六处理后的合金成品管进行成品冷轧、去油、成品热处理，然后进行矫直、酸洗、检验及修磨、内外表面抛光、定尺、两端内外表面毛刺清理；
八、成品检验
将步骤七处理后的无缝管逐支进行成品检验，包括超声波检验、涡流检验、理化检验、表面质量及尺寸检验，其中：
超声波检验按GB/T 5777-2008的规定进行，标样人工缺陷深度×长度×宽度尺寸为0.20mm×20mm×0.40mm；
涡流检验按GB/T 7735-2016的规定进行，标样通孔直径为Φ1.00mm；
理化检验包括化学成分、25℃～700℃拉伸试验、硬度HBW、晶粒度；此外，理化检验试样取样后还应对试样进行模拟时效热处理，然后进行室温拉伸及硬度检测；
表面质量检验包括粗糙度，尺寸检验包括外径、壁厚、直线度；
九、清洁
外表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的棉布擦拭合金管外表面，直至外表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的白色棉布擦拭干净；
内表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的白色羊毛毡塞用高压氮气吹入管孔内进行清洁，直至清理后的羊毛毡塞表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的羊毛毡塞或白色棉布吹干；
十、标识及包装
采用激光喷码方式对无缝管外表面逐支进行标识；
标识后每支无缝管进行清洁，清洁后立即用塑料塞牢固密封两端，并采用五氯乙烯塑料袋进行逐支套装，将无缝管进行成包捆扎后对外表进行织物包裹，每捆无缝管用薄钢带紧扣捆扎成六角形。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，前述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法中，步骤六中，通过冷轧孔型及芯棒的精密配合对步骤五表面及无缝管一端外壁倒角处理后的无缝管进行冷轧，控制冷轧变形量为25～55%，送进量1～5mm/次，轧制速度20～60次/min，每道次冷轧后采用1%氢氟酸+10～15%硝酸的混合水溶液进行去油，温度45℃～65℃；中间固溶热处理均在连续式辊底炉内进行，中间固溶热处理温度为1150℃～1200℃，保温时间按无缝管壁厚2～3min/mm计算，冷却方式为水冷，每个道次冷轧后进行去油并进行固溶热处理，再进行矫直、酸洗、内外表面抛光、一端外壁进行30°～60°倒角处理。
前述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法中，步骤七中，合金成品管成品热处理在连续式辊底炉内进行，温度为1125℃～1175℃，保温时间按无缝管壁厚2～3min/mm计算，冷却方式为水冷。
前述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法中，步骤八中所述模拟时效热处理在高温箱式炉内进行，热处理温度为730～780℃，保温时间≥4小时，冷却方式为空冷，热处理后进行矫直，矫直后直线度控制在≤1.0mm/m。
前述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法中，步骤十中在每捆成品管用薄钢带捆扎时，薄钢带与每捆成品管的一端保持齐平，每捆成品管的二端距头部20-30cm处应扎双道薄钢带，每捆成品管其它位置薄钢带捆扎均匀分布，每捆无缝管的重量不超过2000kg。
前述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法中，该合金无缝管外径允许偏差为±0.20mm，壁厚允许偏差为±8%，直线度≤1.0mm/m；内外表面粗糙度Ra≤1.6μm；晶粒度为3～7级；
固溶状态力学性能：室温下Rm：600～800MPa，Rp0.2：205～430MPa，A≥40%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW≤190；高温力学性能：100℃时，Rm≥550MPa，Rp0.2≥175MPa，A≥35%；200℃时，Rm≥520MPa，Rp0.2≥125MPa，A≥30%；300℃时，Rm≥515MPa，Rp0.2≥115MPa，A≥30%；400℃时，Rm≥485MPa，Rp0.2≥105MPa，A≥30%；500℃时，Rm≥470MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；600℃时，Rm≥430MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；700℃时，Rm≥410MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；
时效状态力学性能：模拟时效热处理温度为730℃～780℃，保温时间≥4h，空冷；室温下Rm≥900MPa，Rp0.2≥430MPa，A≥18%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW≤290。
本发明的有益效果是：
（1）本发明一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的组分中选择性加入了合金元素，如添加一定量1.00～1.30%的Nb、1.00～1.30%的Ti、0.70～1.00%的Al、B≤0.006%等元素，其中：
Al和Ti：形成少量的γ′相（Ni3（Al，Ti），析出强化。
Al和Cr：共同作用使其具有较强的抗高温氧化能力。
Ni和Cr：质量分数较大，使得合金具有较强的耐蚀性。
Cr、Mo和Nb：起到了固溶强化作用，并使合金易于成型和焊接。
Nb、Ti：强碳化物形成元素，易形成NbC及TiC，提高抗晶间腐蚀性能，此外，碳化物可起到钉扎作用，阻止晶粒长大，从而细化晶粒，提高强度。
B：微合金化，改善合金的蠕变强度和塑性。
本发明是一种铁镍合金，该材料成本较镍基合金低廉，可耐高温，在700℃时具有良好的组织稳定性和高温强度，且该材料塑性良好，易于加工成型，制造成本较低。
（2）不同的材料变形量不一样，本发明利用材料的特性，对变形工艺及热处理工艺进行变化，本发明成型过程采用多个道次冷轧变形，每道次变形量控制在25～55%，若超过55%，合金管在轧制过程中有开裂的风险，若低于25%，小于临界变形量，固溶热处理后会产生混晶，影响无缝管基体组织均匀性，从而影响无缝管性能均匀性，尤其是高温长时性能；第1道次送进量控制在3～5mm/次，轧制速度30～60次/min，可以有效防止无缝管的不均匀变形，获得的无缝管表面质量良好、尺寸偏差小；后面道次送进量控制在1～3mm/次，轧制速度20～50次/min，进一步提高无缝管表面质量和尺寸精度。
（3）本发明一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管制造步骤（六），每个道次无缝管在冷轧前必须对其一端外壁进行30°～60°的倒角处理，以使无缝管在开始冷轧时减小应力集中从而防止轧制时头部发生开裂。
（4）本发明一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，热挤压管固溶热处理温度均为1100～1200℃，保温30～60min，以确保无缝管具有良好的塑性以便顺利开坯。中间道次冷轧后固溶热处理温度均为1150～1200℃，保温时间按合金管壁厚约2～3 min/ mm计算，以确保无缝管具有良好的塑性，为后工序冷轧成型提供有利条件。成品管热处理温度为1125℃～1175℃，冷却方式为水冷；步骤八模拟时效热处理温度为730～800℃，保温时间≥4小时，冷却方式为空冷。
本发明制造方法采用真空感应+真空自耗冶炼，精确控制合金成分，有效控制非金属夹杂物，提高合金纯净度，采用热挤压+冷轧工艺成型，使无缝管具有良好的组织致密性、高温强度和耐腐蚀性，使其综合性能完全符合700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的使用要求。
附图说明
图1为本发明700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管制备工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.043%，Si：0.20%，Mn：0.10%，P：0.005%，S：0.002%，Cr：21.37%，Ti：1.19%，Al：0.91%，Mo：2.22%，Nb：1.05%，Fe：19.20%，N：0.002%，B：0.004%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%。
上述700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，如图1所示包括以下流程：真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼—锻造—热挤压—固溶热处理—中间冷轧—固溶热处理—最终冷轧—成品热处理—矫直—酸洗—表面修磨—成品检验—清洁—标识及包装，具体步骤如下：
一、冶炼
采用真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼该无缝管的合金材料，首先将配料加入到真空感应炉中抽真空，待真空度小于100Pa时开始加热，并添加脱氧剂（脱氧剂采用现有技术中的脱氧剂），冶炼后浇铸成Ф360×2800mm合金锭，然后进行真空自耗成规格为Ф423mm合金锭；
二、锻造
将步骤一得到的合金锭采用2000吨快锻机开坯成规格为320mm八角坯，再用1300吨径锻机锻成Ф250mm锻坯，以消除合金在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，使显微组织更加致密，性能更加优良；
三、热挤压
将步骤二得到的锻坯进行表面剥皮，以去除表面氧化皮及其他缺陷，然后定尺，再经过机加工成规格为Ф236mm的热挤压坯，然后在1100℃～1200℃下热挤压成规格为Ф135×16mm的热挤压管，在该温度范围内，合金具有良好的高温热塑性，且能发生完全动态再结晶，热挤压后组织更加均匀，力学性能良好；
四、管坯固溶热处理及酸洗
将步骤三得到的热挤压管在高温箱式炉内进行固溶热处理，热处理温度为1100℃～1200℃，保温30～60min，冷却方式为水冷，然后进行矫直，切除头尾缺陷及去除毛刺，采用混合液在50～70℃进行酸洗，再进行冲洗以去除残酸，对内外表面进行抛光处理；
混合液按质量百分比计：氢氟酸：5～8%，硝酸：10～15%，余量为水，以上各组分之和为100%；
五、管端处理
将步骤四得到的无缝管内外表面检验、修磨、内外抛光，再对无缝管的一端外壁进行30°～60°倒角处理；
六、中间冷轧及固溶热处理
通过冷轧孔型及芯棒的精密配合对步骤五处理后的无缝管采用冷轧管机进行2个道次冷轧，具体为：
第1个道次冷轧变形量控制在25%～35%，采用LG110冷轧管机轧至Ф114×13.5mm，送进量4mm/次，轧制速度50次/min，外径允许偏差控制在±0.80mm，壁厚允许偏差分别控制在±0.50mm；
第2个道次冷轧变形量控制在40%～50%，采用LG110冷轧管机轧至Ф70×12mm，送进量3mm/次，轧制速度40次/min，外径允许偏差控制在±0.50mm，壁厚允许偏差分别控制在±0.40mm；
每道次冷轧后均采用1%氢氟酸+10～15%硝酸及余量为水的混合水溶液进行去油，温度45℃～65℃；中间固溶热处理均在连续式辊底炉内进行，中间固溶热处理温度均为1180℃，保温时间分别为40min、30min，冷却方式均为水冷，再进行矫直、酸洗、检验及修模、内外表面抛光、一端外壁进行30°～60°倒角处理；
七、成品冷轧及成品热处理
将步骤六处理后的合金成品管进行成品冷轧、去油及成品热处理，成品冷轧变形量控制在50%～60%，采用LG60冷轧管机轧至Ф44.5×10mm，送进量2mm/次，轧制速度30次/min，外径允许偏差控制在±0.15mm，壁厚允许偏差分别控制在±0.30mm；冷轧后均采用1%氢氟酸+10～15%硝酸及余量为水的混合水溶液进行去油，温度45℃～65℃；成品热处理温度为1150℃，保温时间为20min，冷却方式为水冷；
成品热处理后进行矫直，矫直后控制直线度≤1.0mm/m，然后进行酸洗、检验就修磨、内外表面抛光、定尺、两端内外表面毛刺清理；
八、成品检验
将步骤七处理后的无缝管逐支进行成品检验，包括超声波检验、涡流检验、理化检验、表面质量及尺寸检验，其中：
超声波检验按GB/T 5777-2008的规定进行，标样人工缺陷深度×长度×宽度尺寸为0.20mm×20mm×0.40mm；
涡流检验按GB/T 7735-2016的规定进行，标样通孔直径为Φ1.00mm；
理化检验包括化学成分、25℃～700℃拉伸试验、硬度HBW、晶粒度；此外，理化检验试样取样后还应对试样进行模拟时效热处理，然后进行室温拉伸及硬度检测，模拟时效热处理在高温箱式炉内进行，热处理温度为750℃，保温时间4小时，冷却方式为空冷；
表面质量检验包括粗糙度，尺寸检验主要为外径、壁厚、直线度；
九、清洁
外表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的棉布擦拭合金管外表面，直至外表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的白色棉布擦拭干净；
内表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的白色羊毛毡塞用高压氮气吹入管孔内进行清洁，直至清理后的羊毛毡塞表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的羊毛毡塞或白色棉布吹干；
十、标识及包装
采用激光喷码方式对无缝管外表面逐支进行标识，不采用油墨喷码方式标识；
标识后每支无缝管进行清洁，主要是为了对标识过程中产生的污染进行清洁,清洁后立即用塑料塞牢固密封两端，并采用五氯乙烯塑料袋进行逐支套装，将无缝管进行成包捆扎后对外表进行织物蛇皮袋包裹，每捆无缝管用薄钢带紧扣捆扎成六角形，薄钢带与每捆成品管的一端保持齐平，每捆成品管的二端距头部20-30cm处应扎双道薄钢带，以加强牢固程度见下图2所示，每捆成品管其它位置薄钢带捆扎分布应均匀美观，每捆无缝管的重量不超过2000kg。
制得的该合金无缝管，其内、外表面粗糙度Ra均≤0.7μm，外径允许偏差为±0.20mm，壁厚允许偏差为±8%，直线度≤0.8mm/m；晶粒度为3.5级；
固溶状态力学性能：室温下Rm=669MPa，Rp0.2=291MPa，A=65.5%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，室温硬度HBW=143、143、147；
高温力学性能：100℃时，Rm=619MPa，Rp0.2=264MPa，A=65.0%，200℃时，Rm=591MPa，Rp0.2=211MPa，A=63.5%，300℃时，Rm=587MPa，Rp0.2=202MPa，A=63.0%，400℃时，Rm=559MPa，Rp0.2=186MPa，A=61.5%，500℃时，Rm=546MPa，Rp0.2=178MPa，A=65.0%，600℃时，Rm=505MPa，Rp0.2=175MPa，A=68.0%，700℃时，Rm=486MPa，Rp0.2=183MPa，A=63.5%；
时效状态力学性能：模拟时效热处理温度为750℃，保温时间4h，空冷，室温下Rm=969MPa，Rp0.2=546MPa，A=34.0%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW=245、248、249。
实施例2
本实施例提供一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.045%，Si：0.21%，Mn：0.10%，P：0.006%，S：0.003%，Cr：21.36%，Ti：1.18%，Al：0.92%，Mo：2.24%，Nb：1.06%，Fe：19.24%，N：0.003%，B：0.005%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%。
采用实施例1中的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，采用同样的制造方法制造出的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，其内、外表面粗糙度Ra均≤0.7μm；外径允许偏差为±0.20mm，壁厚允许偏差为±8%，直线度≤0.8mm/m；晶粒度约为3.5级；
室温力学性能：Rm=672MPa，Rp0.2=293MPa，A=65.0%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；室温硬度HBW=145、144、146；
高温拉伸性能：100℃时，Rm=622MPa，Rp0.2=262MPa，A=64.5%，200℃时，Rm=593MPa，Rp0.2=214MPa，A=63.0%，300℃时，Rm=588MPa，Rp0.2=201MPa，A=63.5%，400℃时，Rm=562MPa，Rp0.2=188MPa，A=62.0%，500℃时，Rm=548MPa，Rp0.2=176MPa，A=65.5%，600℃时，Rm=507MPa，Rp0.2=176MPa，A=67.5%，700℃时，Rm=485MPa，Rp0.2=184MPa，A=64.0%。
时效状态力学性能：模拟时效热处理温度为750℃，保温时间4h，空冷，室温下Rm=972MPa，Rp0.2=549MPa，A=33.5%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW=246、250、249。
实施例3
本实施例提供一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.044%，Si：0.22%，Mn：0.01%，P：0.004%，S：0.004%，Cr：21.35%，Ti：1.16%，Al：0.90%，Mo：2.21%，Nb：1.04%，Fe：19.19%，N：0.004%，B：0.004%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%。
采用实施例1中的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，采用同样的制造方法制造出的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管，其内、外表面粗糙度Ra均≤0.7μm；外径允许偏差为±0.20mm，壁厚允许偏差为±8%，直线度≤0.8mm/m；晶粒度约为3.5级；
固溶状态力学性能：室温下Rm=668MPa，Rp0.2=289MPa，A=65.0%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；室温硬度HBW=142、145、144；
高温拉伸性能：100℃时，Rm=617MPa，Rp0.2=264MPa，A=64.0%，200℃时，Rm=588MPa，Rp0.2=209MPa，A=63.0%，300℃时，Rm=585MPa，Rp0.2=200MPa，A=63.0%，400℃时，Rm=557MPa，Rp0.2=187MPa，A=62.0%，500℃时，Rm=544MPa，Rp0.2=174MPa，A=64.5%，600℃时，Rm=505MPa，Rp0.2=176MPa，A=67.0%，700℃时，Rm=484MPa，Rp0.2=181MPa，A=63.0%。
时效状态力学性能：模拟时效热处理温度为750℃，保温时间4h，空冷，室温下Rm=968MPa，Rp0.2=541MPa，A=35.0%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW=244、242、246。
本发明成型过程采用2个道次中间冷轧变形及一次成品冷轧共3个道次冷轧，每道次变形量控制在25～55%，若超过55%，合金管在轧制过程中有开裂的风险，若低于25%，小于临界变形量，固溶热处理后会产生混晶，影响无缝管基体组织均匀性，从而影响无缝管性能均匀性，尤其是高温长时性能；第1道次送进量控制在3～5mm/次，轧制速度30～60次/min，可以有效防止无缝管的不均匀变形，获得的无缝管表面质量良好、尺寸偏差小；后面道次送进量控制在1～3mm/次，轧制速度20～50次/min，进一步提高无缝管表面质量和尺寸精度。
本发明制造方法采用真空感应+真空自耗冶炼，精确控制合金成分，有效控制非金属夹杂物，提高合金纯净度，采用热挤压+冷轧工艺成型，使无缝管具有良好的组织致密性、高温强度和耐腐蚀性，使其综合性能完全符合700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的使用要求。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，其特征在于，该无缝管按重量百分比包括以下组分：C：0.04～0.06%，Si≤0.30%，Mn≤0.10%，P≤0.020%，S≤0.008%，Cr：21.00～22.00%，Ti：1.00～1.30%，Al：0.70～1.00%，Mo：2.10～2.40%，Nb：1.00～1.30%，Fe：19.00～20.00%，N≤0.008%，B≤0.006%，余量为Ni及微量元素，以上各组分之和为100%；
该无缝管的制备方法包括以下流程：真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼—锻造—热挤压—固溶热处理—中间冷轧—固溶热处理—最终冷轧—成品热处理—矫直—酸洗—表面修磨—成品检验—清洁—标识及包装，具体步骤如下：
一、冶炼
采用真空感应+真空自耗的双联工艺冶炼该合金材料，首先将配料加入到真空感应炉中抽真空，待真空度小于100Pa时开始加热，并添加脱氧剂，冶炼后浇铸成合金锭，然后进行真空自耗；
二、锻造
将步骤一得到的合金锭采用2000吨快锻机开坯成八角坯，再用1300吨径锻机进行锻造；
三、热挤压
将步骤二得到的锻坯进行表面剥皮，然后定尺，再经过机加工成热挤压坯，然后在1100℃～1200℃下热挤压成热挤压管；
四、管坯固溶热处理及酸洗
将步骤三得到的热挤压管在高温箱式炉内进行固溶热处理，热处理温度为1100℃～1200℃，保温30～60min，冷却方式为水冷，然后进行矫直，切除头尾缺陷及去除毛刺，采用混合液在50～70℃进行酸洗，再进行冲洗以去除残酸，对内外表面进行抛光处理；
所述混合液按质量百分比计：氢氟酸：5～8%，硝酸：10～15%，余量为水，以上各组分之和为100%；
五、管端处理
将步骤四得到的无缝管内外表面检验、修磨、内外抛光，再对无缝管的一端外壁进行30°～60°倒角处理；
六、中间冷轧及固溶热处理
将步骤五处理后的无缝管采用冷轧管机进行多个道次冷轧，每道次冷轧后进行去油，然后在连续式辊底炉内进行中间固溶热处理，再进行矫直、酸洗、检验及修磨、内外表面抛光、倒角处理；
通过冷轧孔型及芯棒的精密配合对步骤五表面及无缝管一端外壁倒角处理后的无缝管进行冷轧，控制冷轧变形量为25～55%，送进量1～5mm/次，轧制速度20～60次/min，每道次冷轧后采用1%氢氟酸+10～15%硝酸的混合水溶液进行去油，温度45℃～65℃；中间固溶热处理均在连续式辊底炉内进行，中间固溶热处理温度为1150℃～1200℃，保温时间按无缝管壁厚2～3min/mm计算，冷却方式为水冷，每个道次冷轧后进行去油并进行固溶热处理，再进行矫直、酸洗、内外表面抛光、一端外壁进行30°～60°倒角处理；
七、成品冷轧及成品热处理
将步骤六处理后的合金管进行成品冷轧、去油、成品热处理，然后进行矫直、酸洗、检验及修磨、内外表面抛光、定尺、两端内外表面毛刺清理；
合金成品管成品热处理在连续式辊底炉内进行，温度为1125℃～1175℃，保温时间按无缝管壁厚2～3min/mm计算，冷却方式为水冷；
八、成品检验
将步骤七处理后的无缝管逐支进行成品检验，包括超声波检验、涡流检验、理化检验、表面质量及尺寸检验，其中：
超声波检验按GB/T 5777-2008的规定进行，标样人工缺陷尺寸深度×长度×宽度为0.20mm×20mm×0.40mm；
涡流检验按GB/T 7735-2016的规定进行，标样通孔直径为Φ1.00mm；
理化检验包括化学成分、25℃～700℃拉伸试验、硬度HBW、晶粒度；此外，理化检验试样取样后还应对试样进行模拟时效热处理，然后进行室温拉伸及硬度检测；
表面质量检验包括粗糙度，尺寸检验包括外径、壁厚、直线度；
九、清洁
外表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的棉布擦拭合金管外表面，直至外表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的白色棉布擦拭干净；
内表面清洁：逐支用蘸有丙酮或酒精的白色羊毛毡塞用高压氮气吹入管孔内进行清洁，直至清理后的羊毛毡塞表面无油污和异物所造成的色斑，最后用干燥的羊毛毡塞或白色棉布吹干；
十、标识及包装
采用激光喷码方式对无缝管外表面逐支进行标识；
标识后每支无缝管进行清洁，清洁后立即用塑料塞牢固密封两端，并采用五氯乙烯塑料袋进行逐支套装，将无缝管进行成包捆扎后对外表进行织物包裹，每捆无缝管用薄钢带紧扣捆扎成六角形。
2.根据权利要求1所述的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，其特征在于：步骤八中所述模拟时效热处理在高温箱式炉内进行，热处理温度为730～780℃，保温时间≥4小时，冷却方式为空冷，热处理后进行矫直，矫直后直线度控制在≤1.0mm/m。
3.根据权利要求1所述的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，其特征在于： 所述步骤十中在每捆成品管用薄钢带捆扎时，薄钢带与每捆成品管的一端保持齐平，每捆成品管的二端距头部20～30cm处应扎双道薄钢带，每捆成品管其它位置薄钢带捆扎均匀分布，每捆无缝管的重量不超过2000kg。
4.根据权利要求1所述的700℃先进超超临界锅炉用铁镍合金无缝管的制造方法，其特征在于：该合金无缝管外径允许偏差为±0.20mm，壁厚允许偏差为±8%，直线度≤1.0mm/m；内外表面粗糙度Ra≤1.6μm；晶粒度为3～7级；
固溶状态力学性能：室温下Rm：600～800MPa，Rp0.2：205～430MPa，A≥40%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW≤190；高温力学性能：100℃时，Rm≥550MPa，Rp0.2≥175MPa，A≥35%；200℃时，Rm≥520MPa，Rp0.2≥125MPa，A≥30%；300℃时，Rm≥515MPa，Rp0.2≥115MPa，A≥30%；400℃时，Rm≥485MPa，Rp0.2≥105MPa，A≥30%；500℃时，Rm≥470MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；600℃时，Rm≥430MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；700℃时，Rm≥410MPa，Rp0.2≥100MPa，A≥35%；
时效状态力学性能：模拟时效热处理温度为730℃～780℃，保温时间≥4h，空冷；
室温下Rm≥900MPa，Rp0.2≥430MPa，A≥18%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率，硬度HBW≤290。
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