CN114457228B - 一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，属于无缝管加工领域。该方法采用铸锭高温均匀化处理，达到提升成品管的组织均匀性，并消除混晶组织的目的，适用于经热挤压(或热穿孔)后冷轧奥氏体钢无缝管(壁厚15mm以下，外径100mm以下)组织均匀性调控处理。该方法采用的高温均匀化处理温度控制在1160℃～1220℃，均匀化处理时间控制在24h～100h。本发明提出的组织均匀性调控方法不仅可以消除奥氏体钢无缝管的混晶组织，同时有助于成品管晶粒度的多级调控，以满足不同工况条件的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及奥氏体钢无缝管的加工技术领域，具体涉及一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法。
背景技术
奥氏体钢得益于良好的加工成型性能、抗腐蚀和焊接性能，被广泛用于制造核电站热交换器一回路换热管和堆内包壳管等用途，在严苛的高温和腐蚀环境下具备较好的组织和力学性能稳定性，同时与堆内传热介质保持良好的兼容性，满足长期稳定服役的需求。高温服役环境和交变载荷要求奥氏体钢无缝管具备良好的组织均匀性，以保障高温强度和疲劳性能。同时为满足多种服役工况的使用要求，在保证组织均匀性的前提下，奥氏体钢无缝管必须实现晶粒度的多级可控。然而在实际生产条件下，奥氏体钢无缝管的晶粒度不仅难以调控，反而容易出现混晶现象。根本原因在于初始钢锭的凝固偏析，合金元素的不均匀分布导致部分晶粒长大速度快，增大退火组织的晶粒度级差，形成混晶组织，给核电站的运行带来安全隐患。上述混晶问题应通过钢锭的高温均匀化处理予以解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，该方法制备的奥氏体钢无缝管可以消除混晶现象，并实现晶粒度的多级可控，满足不同服役工况条件的使用要求。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，该方法使用高温均匀化处理进行组织均匀性调控，具体处理过程包括如下步骤：
1)原料选择：选择奥氏体钢无缝管用真空感应(或电炉)+电渣重熔(或真空自耗)钢锭作为高温均匀化处理的原料；所述奥氏体钢无缝管用钢锭重量控制在5000kg以下，钢锭直径为660mm以下。
2)高温均匀化处理：钢锭小于600℃装炉，经多段升温至1160℃-1220℃保温24h-100h，炉冷至室温；其中：多段升温过程包含2-4段保温段，升温过程的保温段时间控制在1h-3h，升温过程的总时间控制在15h-30h，升温速率控制在≤80℃/h。
3)经步骤(2)均匀化处理后的钢锭经热挤压(或热穿孔)后冷轧为奥氏体钢无缝管；该奥氏体钢无缝管壁厚15mm以下，外径100mm以下。
本发明的优点如下：
1、钢锭小于600℃装炉，升温过程包含多段保温，升温过程的总时间控制在15h-30h，升温速率控制在≤80℃/h，有助于实现钢锭的均匀加热，减小钢锭芯部和边缘因温度梯度所致热应力，避免因加热不均或加热速率过高所致热应力开裂。
2、高温均匀化处理温度控制在1160℃-1220℃，保证原子具备充足的扩散能力，同时避免因加热温度过高而引起过烧。
3、高温均匀化时间控制在15h-100h，保证合金元素的充分扩散，降低凝固偏析，同时保证生产效率，控制生产成本。
附图说明
图1为实施例1高温均匀化处理制度。
图2为实施例1中φ16×1.2mm核级316H无缝管的金相组织；其中：(a)热处理制度1080℃×10min：6.5级；(b)热处理制度1100℃×10min：5.0级；(c)热处理制度1140℃×10min：4.5级。
图3为实施例2高温均匀化处理制度。
图4为实施例2中φ22×1.4mm核级316H无缝管的金相组织；其中：
(a)热处理制度1060℃×5min：7.0级；(b)热处理制度1060℃×10min：6.5级；(c)热处理制度1100℃×8min：5.0级；(d)热处理制度1120℃×10min：4.5级。
图5为实施例3高温均匀化处理制度。
图6为实施例3中φ38×2.8mm核级316H无缝管的金相组织；其中：(a)热处理制度1060℃×5min：7.0级；(b)热处理制度1060℃×10min：6.5级；(c)热处理制度1100℃×8min：5.0级；(d)热处理制度1120℃×10min：4.5级。
图7为对比例1高温均匀化处理制度。
图8为对比例1核级316H无缝管的金相组织对比；其中：(a)Φ57×4mm无缝管未经均匀化处理：混晶；(a1)Φ57×4mm无缝管经均匀化处理：2.0级；(b)φ38×2.5mm无缝管未经均匀化处理：混晶；(b1)φ38×2.5mm无缝管经均匀化处理后：4.5级；(c)φ32×2mm无缝管未经均匀化处理：混晶；(c1)φ32×2mm无缝管经均匀化处理后：5.0级；(d)φ16×1.2mm无缝管未经均匀化处理：混晶；(d1)φ16×1.2mm无缝管经均匀化处理后：5.0级。
具体实施方式
以下结合实施例详述本发明。
实施例1
本实施例为壁厚1.2mm、外径16mm的316H无缝管的组织均匀性调控处理，过程如下：
设备：高温燃气炉。
原料：核级316H无缝管用φ435电渣锭。
高温均匀化处理：高温均匀化处理制度详见图1。
本实施例钢锭经高温均匀化处理后+热挤压+3道次冷轧至成品+成品热处理的核级316H无缝管的微观组织如图2所示：
实施例2
本实施例为壁厚1.4mm、外径22mm的核级316H无缝管的组织均匀性调控处理，过程如下：
设备：高温燃气炉。
原料：核级316H无缝管用φ435电渣锭。
高温均匀化处理：高温均匀化处理制度详见图3。
本实施例钢锭经高温均匀化处理后+热挤压+3道次冷轧至成品+成品热处理的核级316H无缝管的微观组织如图4所示。
实施例3
本实施例为壁厚2.8mm、外径38mm的核级316H无缝管的组织均匀性调控处理，过程如下：
设备：高温燃气炉。
原料：核级316H无缝管用φ435电渣锭。
高温均匀化处理：高温均匀化处理制度详见图5。
本实施例钢锭经高温均匀化处理后+热挤压+2道次冷轧至成品+成品热处理的核级316H无缝管的微观组织如图6所示。
对比例1
本对比例列举了核级316H无缝管经本方法处理前后的组织均匀性控制情况，过程如下：
设备：高温燃气炉。
原料：核级316H无缝管用φ435电渣锭。
高温均匀化处理：高温均匀化处理制度详见图7。
将未经高温均匀化处理的钢锭以及经过高温均匀化处理的钢锭均进行下述工序：
核级316H钢锭经热挤压后+各道次冷轧至成品+成品热处理，所得无缝管的微观组织如图8所示，图8中，图8(a)与图8(a1)为制备Φ57×4mm无缝管，成品热处理制度为1120℃×10min；图8(b)与图8(b1)为制备φ38×2.5mm无缝管，成品热处理制度为1120℃×10min；图8(c)与图8(c1)为制备φ32×2mm无缝管，成品热处理制度为1120℃×10min；图8(d)与图8(d1)为制备φ16×1.2mm无缝管，成品热处理制度为1100℃×10min。由图8可以看出，经本发明高温均匀化处理后制备的无缝管金相组织评级为5级以上，而未经本发明高温均匀化处理后制备的无缝管金相组织则为混晶结构。
Claims (4)
1.一种奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，其特征在于：该方法使用高温燃气炉对铸造钢锭进行高温均匀化处理，所述铸造钢锭为316H钢，所述高温均匀化处理的过程包括如下步骤1）-3）：
1）原料选择：以铸造钢锭作为高温均匀化处理的原料；
2）高温均匀化处理：所述高温均匀化处理的升温过程包含4段保温段，升温过程的总时间控制在15h-50h；高温均匀化处理控制在100h以内；具体包括如下步骤（a）-（d）：
（a）第一段保温制度：钢锭小于600℃装炉，保温2-3h；
（b）第二段升温和保温制度：钢锭从600℃，以不高于50℃/h的升温速率升温至1000℃±10℃，保温2h以上；
（c）第三段升温和保温制度：钢锭从1000℃±10℃，以不高于50℃/h的升温速率升温至1160℃±10℃，保温25h以上；
（d）第四段升温、保温和冷却制度：钢锭从1160℃±10℃，以不高于50℃/h的升温速率升温至1210℃±10℃，保温40h以上，炉冷至室温；
3）经均匀化处理后的钢锭先进行热挤压或热穿孔处理，再经冷轧获得奥氏体钢无缝管；该方法能够消除奥氏体钢无缝管的混晶组织。
2.根据权利要求1所述的奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，其特征在于：步骤1）中，所述铸造钢锭采用真空感应和电渣重熔制备而成。
3.按照权利要求1所述的奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法，其特征在于：步骤1）中，所述奥氏体钢无缝管用钢锭重量控制在5000kg以下，钢锭直径为660mm以下。
4.按照权利要求1所述的奥氏体钢无缝管的组织均匀性调控方法：其特征在于：所述奥氏体钢无缝管壁厚15mm以下，外径100mm以下。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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