CN114807526A - 一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法 - Google Patents

一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法。所述热处理方法包括：将无缝钢管依次进行加热处理、淬火冷却处理、回火处理，得到调质管材；其中，所述无缝钢管的外径为273‑550mm，壁厚为40‑100mm；所述加热处理的加热温度为750℃‑820℃，保温时间为2.5‑3.5min/mm壁厚；所述淬火冷却处理为：将经过加热处理后的无缝钢管同时进行水冷和内轴流冷却，冷却至100‑150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温。本发明通过对马氏体转变过程中的冷却速度进行调节，能够减少无缝钢管产生淬火裂纹，同时提高无缝钢管的组织均匀性以及冲击韧性。

Description

一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法
技术领域
本发明属于冶金材料的技术领域，具体涉及一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法。
背景技术
45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，是一种应用较为广泛的材料，其具有强度高、韧性好、淬透性好等特点，特别适合于制造各类大型的完井工具、机械构件、装备零部件等。
这种材料由于裂纹敏感性强，为避免淬火开裂，传统的热处理方法主要有两种，一种是采用淬火液淬火(淬火液通常为聚醚类高分子材料添加多种表面活性剂制成)，即将钢管在炉中加热到奥氏体化温度以上后，再将钢管吊入淬火液槽中冷却，另一种是采用油槽淬火，即将钢管在炉中加热到奥氏体化温度以上后，再将钢管吊入油槽中冷却；45CrNiMoV中厚壁无缝钢管淬火过程中的开裂，主要集中在内表面，由于淬火过程中内外表面冷却不均匀，在冷却应力的作用下，内表面所承受的拉应力较大，加上组织由奥氏体转变为马氏体时体积膨胀，组织应力较大，一旦超过材料的强度极限很容易产生裂纹。油槽淬火和淬火液淬火，主要通过减少冷却应力、减少马氏体形成量来达到减少淬火裂纹的目地，但这两种钢管淬火方法采用的淬火介质均为弱淬火介质，淬火冷却速度均较慢，虽然能够减少钢管淬火裂纹的发生概率，但由于冷却速度较慢，材料的马氏体转变不充分，回火后材料中仍含有大量的贝氏体甚至铁素体组织，导致材料整体性能均匀性较差、冲击韧性较低，对于中厚壁管这种问题尤为突出。另外，淬火液槽淬火、油槽淬火过程对于环境污染较大，同时淬火液、淬火油需要定期更换，热处理运行成本较高，且淬火液槽淬火、油槽淬火需要钢管单支吊运，生产效率较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明的目的之一在于提供一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用水和空气作为淬火介质，进行分阶段淬火，第一阶段采取水冷和内轴流同时对无缝钢管进行淬火，待钢管冷却至100-150℃时，第二阶段放置在空气中冷却至室温，通过对马氏体转变过程中的冷却速度进行调节，能够减少无缝钢管产生淬火裂纹，同时提高无缝钢管的组织均匀性以及冲击韧性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，包括：
将无缝钢管依次进行加热处理、淬火冷却处理、回火处理，得到调质管材；
其中，所述无缝钢管的外径为273-550mm(比如280mm、300mm、330mm、350mm、400mm、500mm)，壁厚为40-100mm(比如50mm、60mm、61mm、65mm、70mm、80mm、90mm)；
所述加热处理的加热温度为750℃-820℃(比如760℃、780℃、800℃、810℃)，保温时间为2.5-3.5min/mm壁厚(比如2.8min/mm、3.0min/mm、3.2min/mm)；
所述淬火冷却处理为：将经过加热处理后的无缝钢管同时进行水冷和内轴流冷却，冷却至100-150℃(比如110℃、120℃、130℃、140℃)后出钢，然后放置在空气中冷却至室温。
本发明中无缝钢管的外径为273-550mm，壁厚为40-100mm，对于外径小于273mm、壁厚小40mm的无缝钢管，通过传统的油液或者淬火液进行淬火冷却处理，能够满足工艺生产要求，然而对于外径为273-550mm，壁厚为40-100mm的无缝钢管，使用油液或者淬火液进行淬火冷却处理，得到的无缝钢管冲击韧性和性能均匀性较差，本发明特别适合处理外径大于325mm、壁厚大于60mm的无缝钢管，可提高钢管的冲击韧性和性能均匀性；
本发明中加热至750-820℃的主要目的在于使无缝钢管的组织全部转变成奥氏体，加热温度偏低或者时间过短会导致无法形成足够的奥氏体组织，继而经淬火冷却处理后不能得到足够的马氏体组织，导致管材强度低、冲击韧性差；加热温度过高或时间过长，会导致晶粒度变大，从而使得管材冲击韧性降低，同时较高的淬火温度还将容易产生淬火开裂。特别地，本发明在加热温度小于800℃大于等于750℃的条件下完成加热处理，实现无缝钢管的组织全部转变成奥氏体，可以节省能源和成本。
本发明中通过将加热处理后的无缝钢管同时进行水冷和内轴流冷却，可使无缝钢管的内表面和外表面温度基本保持相同，提高了无缝钢管心部的淬透性，克服了传统工艺中使用淬火液或油液时淬火冷却过程中内外表面不均匀的现象，本发明中采用水和空气作为淬火介质，进行分阶段淬火，通过对马氏体转变过程中的冷却速度进行调节，减小马氏体形成中的内应力，以减少产生淬火裂纹，同时又使经过淬火冷却后的无缝钢管能够获得足够的马氏体组织，提高组织均匀性、无缝钢管的冲击韧性。本发明中将经过加热处理后的无缝钢管同时进行水冷和内轴流冷却，冷却至100-150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温；若高于150℃出钢，则会使得冷却速度偏小，无法形成足够的马氏体组织从而降低材料的综合性能，特别是冲击性能；若低于100℃出钢，会使得冷却速度偏大，容易形成淬火裂纹。
在上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述水冷具体为将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮下沉至所述无缝钢管的1/4-3/4径向高度浸入水中，所述无缝钢管浸入水中后所述旋转托轮旋转以对所述无缝钢管进行均匀冷却；优选地，所述无缝钢管的1/2径向高度浸入水中。
本发明在水冷的整个过程中，无缝钢管始终不断进行旋转，且旋转的无缝钢管部分暴露在空气中，部分沉浸在水中，使无缝钢管的部分内表面和外表面在空气中暴露，可充分消除冷却过程中形成的气膜，使得水冷的冷却均匀性更佳，能够提高淬火冷却后的无缝钢管的组织均匀性。若钢管全部浸入水中，钢管冷却过程中形成的水蒸气，由于无法及时扩散，会附着在钢管表面形成气膜，从而影响钢管与冷却水之间的热交换，导致钢管冷却不均匀，易导致淬火开裂。
在上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述内轴流冷却具体为旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿所述无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；优选地，所述喷水冷却的间隔时间为10-60s(比如20s、30s、40s、50s)，喷水压力为0.1-1MPa(比如0.2MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa)。
本发明中采用水冷和内轴流冷却同时对经加热处理后的无缝钢管进行淬火冷却处理，可使钢管内表面的温度与外表面的温度保持基本相同；若采用连续喷水，则会使得钢管内表面淬火强度过大，容易出现淬火开裂。
在上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述无缝钢管牌号为45CrNiMoV，主要化学成分按质量百分比为：C 0.42-0.49％，Si 0.17-0.37，Mn 0.50-0.80％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 0.8-1.1％，Mo 0.20-0.30％，Ni 1.30-1.80％，V 0.10-0.20％，Cu≤0.20％，Al≤0.040％，其余为铁及不可避免的杂质元素。
在上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述水冷中旋转托轮旋转速度为≥5r/min(比如6r/min、10r/min、20r/min、30r/min、40r/min、50r/min)。
本发明中，若水冷中旋转托轮旋转速度过小，则会使得钢管水面部分和水下部分冷却严重不均匀，容易出现淬火开裂。
在上述热处理方法中，作为一种优选实施方式，所述回火处理中回火温度为550-650℃(比如570℃、600℃、620℃)，回火时间为5-6min/mm壁厚(比如5.2min/mm、5.5min/mm、5.8min/mm)。
本发明中回火的主要目的在于消除或减小淬火冷却过程中的淬火应力，同时将组织中的马氏体全部转变为回火索氏体，从而使得无缝钢管的机械强度达到需要的范围，回火温度偏低，会导致冲击偏低，回火温度偏高会导致强度偏低。
本发明的目的之二在于提供一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管采用上述制备方法制得；优选地，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管外径为273-550mm(比如280mm、300mm、330mm、350mm、400mm、500mm)，壁厚为40-100mm(50mm、60mm、61mm、65mm、70mm、80mm、90mm)。
在上述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管中，作为一种优选实施方式，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管淬火开裂率≤1％，截面硬度波动≤3HRC，屈服强度≥1000Mpa，抗拉强度≥1080MPa，室温冲击功达≥64J。
本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
(1)本发明采用水代替传统工艺中的油或者淬火液作为淬火介质，使用水这种强淬火介质在不出现淬火裂纹的前提下，可以有效的提高材料的淬透深度，从而保证材料具有良好的性能均匀性、组织均匀性及较高的冲击韧性，同时水淬无污染、运行成本较低。
(2)本发明加热处理中只需要将无缝钢管加热到750-820℃即可，而传统的淬火工艺为保证淬透性需要将无缝钢管加热到800-850℃以后再进行淬火冷却处理，本发明能耗小、生产成本低。
(3)本发明中采用水和空气作为淬火介质，进行分阶段淬火，第一阶段采取水冷和内轴流同时对无缝钢管进行淬火，能够使钢管的内表面温度和外表面温度保持基本相同，提高无缝钢管心部的淬透性；待钢管冷却至100-150℃时，停止水冷，第二阶段放置在空气中冷却至室温，通过对马氏体转变过程中的冷却速度进行调节，减小马氏体形成中的内应力，以减小产生淬火裂纹，同时冷却速度的调节，又使经过淬火冷却后的无缝钢管能够获得足够的马氏体组织，提高组织均匀性、无缝钢管的冲击韧性。
(4)本发明通过将旋转的无缝钢管部分沉浸在水中，使无缝钢管的部分内表面和外表面在空气中暴露，可充分消除冷却过程中形成的气膜，冷却均匀性更佳，同时采用喷嘴对无缝钢管内表面进行间断性喷水，可使无缝钢管内外表面温差导致的冷却应力更小，可以有效避免淬火裂纹。
(5)采用本发明的方法生产的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，淬火开裂率≤1％，截面硬度波动≤3HRC，屈服强度≥1000Mpa，抗拉强度≥1080MPa，室温冲击功达≥64J。
附图说明
图1为本发明所述淬火冷却处理工艺的示意图。
具体实施方式
为了突出表达本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明进一步说明，示例通过本发明的解释方式表述而非限制本发明。本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
本发明的具体实施方式提供一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为273-550mm、壁厚为40-100mm的45CrNiMoV无缝钢管，在加热炉中进行加热处理，加热温度为750℃-820℃，保温时间为2.5-3.5分钟/毫米壁厚，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为≥5r/min无缝钢管的1/4-3/4径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10-60s，喷水压力为0.1-1MPa，冷却至100-150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为550-650℃，回火时间为，5-6分钟/毫米壁厚，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
实施例1
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为820℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min，无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3Mpa，冷却至150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管；
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
实施例2
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为750℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min；无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3MPa，冷却至100℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为550℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
实施例3
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为550mm、壁厚为100mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为820℃，保温时间为350min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为20r/min；无缝钢管的3/4径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为1MPa，冷却至110℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为600℃，回火时间为600min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
对比例1
对比例1中除了S2淬火冷却处理与实施例1不同外，其他均与实施例1相同，在S2淬火冷却处理中，无缝钢管全部径向高度浸入水中(不进行内表面喷水)。
对比例2
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为875℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在油槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min无缝钢管的全部径向高度浸入油中，然后冷却至24℃出钢，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
对比例3
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为850℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min；无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3MPa，冷却至150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
对比例4
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为700℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3MPa，冷却至150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
对比例5
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为820℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min；无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3MPa，冷却至50℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
对比例6
一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，采用的制备方法包括如下步骤：
S1、加热处理：选择外径为457mm、壁厚为65mm的45CrNiMoV无缝钢管(45CrNiMoV缝钢管的主要化学成分按质量百分比为：C 0.45％，Si 0.25％，Mn 0.71％，P 0.013％，S0.005％，Cr 1.01％，Mo 0.22％，Ni 1.47％，V 0.16％，Cu 0.03％，Al 0.027％，其余为铁及不可避免的杂质元素)，在加热炉中进行加热处理，加热温度为820℃，保温时间为180min，得到加热处理后的无缝钢管；
S2、淬火冷却处理：将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮旋转并下沉冷却，旋转托轮旋转速度为10r/min；无缝钢管的1/2径向高度浸入水中；旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；喷水冷却的间隔时间为10s，喷水压力为0.3MPa，冷却至250℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温，得淬火冷却后的无缝钢管。
S3、回火处理：将淬火冷却后的无缝钢管在加热炉中进行回火处理，回火温度为650℃，回火时间为350min，出炉后放置在空气中冷却至室温，得到大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管。
性能检测
将本申请实施例1-3和对比例1-6制备得到的45CrNiMoV中厚壁无缝钢管(检测取样部位为壁厚1/2处)进行超声检测(按照GB/T 5777-2019《无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周自动超声检测》)、进行拉伸试验(按照GB/T 2283.1-2009《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》)、进行室温冲击试验(按照GB/T 229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》)、进行截面硬度试验(按照GB/T 230.1-2018《金属材料洛氏硬度试样方法第1部分：试验方法》)，其中硬度试验为取距离无缝钢管外表面1.6-3.2mm、壁厚1/2处、距离内表面1.6-3.2mm三个位置分别进行硬度检测，并取三个位置测定的最大硬度值减去最小硬度值得到截面波动，其淬火开裂率为每10支钢管为一批次进行淬火开裂率统计，检测结果如表1所示：
表1实施例1-3和对比例1-6制备得到的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的性能数据
Figure BDA0003595097230000141
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (9)

1.一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，包括：将无缝钢管依次进行加热处理、淬火冷却处理、回火处理，得到调质管材；
其中，所述无缝钢管的外径为273-550mm，壁厚为40-100mm；
所述加热处理的加热温度为750℃-820℃，保温时间为2.5-3.5min/mm壁厚；
所述淬火冷却处理为：将经过加热处理后的无缝钢管同时进行水冷和内轴流冷却，冷却至100-150℃后出钢，然后放置在空气中冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，所述水冷具体为将经过加热处理后的无缝钢管水平放置在水槽中的旋转托轮上，然后将旋转托轮下沉至所述无缝钢管的1/4-3/4径向高度浸入水中，所述无缝钢管浸入水中后所述旋转托轮旋转以对所述无缝钢管进行均匀冷却；优选地，所述无缝钢管的1/2径向高度浸入水中。
3.根据权利要求1或2所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，所述内轴流冷却具体为旋转托轮旋转的同时，打开喷嘴，沿所述无缝钢管轴向内表面进行间断性喷水冷却；优选地，所述喷水冷却的间隔时间为10-60s，喷水压力为0.1-1MPa。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，所述无缝钢管牌号为45CrNiMoV，主要化学成分按质量百分比为：C 0.42-0.49％，Si 0.17-0.37，Mn 0.50-0.80％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr 0.8-1.1％，Mo0.20-0.30％，Ni 1.30-1.80％，V 0.10-0.20％，Cu≤0.20％，Al≤0.040％，其余为铁及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，所述水冷中旋转托轮旋转速度为≥5r/min。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管的热处理方法，其特征在于，所述回火处理中回火温度为550-650℃，回火时间为5-6min/mm壁厚。
7.一种大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，其特征在于，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，其特征在于，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管外径为273-550mm，壁厚为40-100mm。
9.根据权利要求7或8所述的大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管，其特征在于，所述大规格45CrNiMoV中厚壁无缝钢管淬火开裂率≤1％，截面硬度波动≤3HRC，屈服强度≥1000Mpa，抗拉强度≥1080MPa，室温冲击功达≥64J。
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