耐高溫抗脆斷Φ508mm以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐高溫抗脆斷?508mm以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，屬于 無縫鋼管領域。
【背景技術】 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力供應日趨緊張。在大力發(fā)展先進火力發(fā)電技術的同時， 核電作為一種高效、經(jīng)濟清潔的發(fā)電技術得到了重視和大力發(fā)展。核電站常規(guī)島用WB36CN1 核電管，應用于核電站常規(guī)島部分的主蒸汽系統(tǒng)（VVP)蒸汽管道及給水調節(jié)系統(tǒng)（ARE) 給水管道等，絕大部分為大口徑鋼管，由于其管體內介質的流速高、流量大（約為火電的 1.3~1.6倍）并帶有一定濕度的飽和蒸汽，所以會產(chǎn)生流動加速腐蝕現(xiàn)象（FAC)，因此要 求核電站用管具有抗流動加速腐蝕的性能。由于對核電站的安全性要求很高，絕對不允許 發(fā)生蒸汽泄漏，所以對大口徑WB36CN1核電用無縫鋼管耐高溫抗流動加速腐蝕性能要求高 于火電站：在達到規(guī)定的高溫（200、300和400°C )強度值的條件下，不僅對常溫沖擊性能 有要求，而且還對_20°C的低溫沖擊韌性和NDTT溫度等均有嚴格的規(guī)定。其次，為了保證核 電站用管使用的安全性，對制作WB36CN1核電管的表面質量、幾何尺寸及公差等也提出了 比常規(guī)鍋爐用同類無縫鋼管更苛刻的要求。 目前，國內現(xiàn)有的生產(chǎn)大口徑類無縫鋼管的主要工藝有：大頂管工藝、二次斜軋穿孔工 藝、皮爾格周期軋管工藝、拉拔擴管工藝、推制式分段熱擴工藝等。其中：大頂管工藝是最古 老的生產(chǎn)大直徑厚壁無縫鋼管的工藝，需要反復頂制幾次，且還需要內（鏜、磨），外（車、 磨）表面加工，但這種工藝是單工序作業(yè)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品幾何尺寸精度差；皮爾格周期 軋管工藝可以熱軋生產(chǎn)核電站用無縫鋼管，但生產(chǎn)效率低，幾何尺寸精度和表面質量較 差；國內二次斜軋穿孔+均整工藝生產(chǎn)的核電站用WB36CN1無縫鋼管，該工藝的優(yōu)點是生產(chǎn) 流程短，缺點是產(chǎn)品幾何尺寸偏差大，且由于塑性變形量小，熱處理后組織粗大，產(chǎn)品低溫 韌性較差。拉拔擴管工藝制造的核電站用大口徑無縫鋼管雖然表面質量較高，可達到用戶 要求，但由于每道次擴徑量不能太大，所以生產(chǎn)效率低，且由于塑性變形量小，熱處理后組 織粗大，產(chǎn)品低溫韌性較差；分段熱擴工藝為軋管供坯+分段加熱頂推式擴徑，其生產(chǎn)工藝 簡便、成本低，但鋼管的幾何尺寸精度及外表面質量水平均較差。
[0002] 綜上所述，現(xiàn)有工藝并不能很好的滿足核電站用管對高尺寸精度、高效率以及高 的抗脆斷安全性能等的要求，尤其是外徑508~711mm、壁厚12~30mm的大口徑WB36CN1 核電站用無縫鋼管。為解決現(xiàn)有大口徑WB36CN1核電站用無縫鋼管生產(chǎn)的不足，急于研發(fā) 一種耐高溫抗脆斷性能大口徑WB36CN1核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術中結構上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫抗脆斷Φ508mm 以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，從而實現(xiàn)Φ508mm以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)能夠 滿足核電站用管耐尚溫、尚尺寸精度、尚效率以及尚的抗脆斷安全性能等的要求。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種耐高溫抗脆斷Φ508πιπι以上 核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟：
[0005] 1)原料配制所述無縫鋼管化學成分（重量百分比）為：0.12 %~0.19 % C、 0· 38% ~0· 44% Si、0. 85% ~L 10% Μη、0 % ~0· 010% P、0 % ~0· 005% S，0. 15 % ~ 0.35%Cr、L 15%~L30%Ni、0.20%~0.45%Mo、(X50%~（X63%Cu、(X01%~（X03% Nb、0~0. 04% A1、0~0. 010% N，其余為鐵及微量雜質元素；
[0006] 2)將按步驟1)配制的無縫鋼管原料采用模鑄+鍛造圓鋼鍛坯、PQF三輥限動芯 棒連軋管工藝熱軋成高精度荒管、然后再采用斜軋旋擴工藝將荒管熱軋成成品管按以下步 驟操作：
[0007] (1)煉鋼和模鑄+鍛造鋼坯煉鋼采用電爐冶煉+鋼包精煉+真空脫氣的冶煉工 藝，以減少鋼管成分偏析，保證核電用管的質量，所述鋼坯采用模鑄+鍛造坯，鍛造比大于 3,模鑄時將模鑄澆注溫度控制在?Υ+70~85°C = 1575°C，模鑄成鋼錠后，對鋼錠進行鍛造 制坯，始鍛溫度為1150~1170°C，終鍛溫度為多850°C，鍛后退火熱處理溫度為< 700°C ;
[0008] (2)軋制高精度荒管將上述鍛坯加熱，加熱溫度1290°C，加熱時間4~6小時，加 熱后的鍛坯首先在460PQF限動芯棒連軋管機組的斜軋穿孔機上穿軋成毛管，毛管噴吹硼 砂后，送入五機架PQF連軋機進行熱軋、定徑，熱軋的荒管幾何尺寸及公差控制范圍為：外 徑（D) 377~457mm，壁厚⑶25~45. 4臟，長度8~12m，壁厚⑶公差控制在-5 % S~ +12. 5% S，外徑（D)公差控制在±1% D，橢圓度不大于外徑公差的80% ;
[0009] (3)軋制成品管荒管加熱后進行減壁擴徑軋制、均整和定徑，荒管加熱溫度控制 在1150°C~1200°C范圍內，保溫時間彡45min，始軋溫度1200°C，終軋溫度保證大于850°C;
[0010] (4)熱處理所述成品管經(jīng)過淬火溫度為890 °C~920 °C，水基淬火液冷卻，回火溫 度為650°C~670°C，空冷進行調質，或者正火溫度為950°C~970°C進行正火+回火溫度為 650°C~670°C回火熱處理，熱處理后經(jīng)修磨無損檢測得到合格的成品無縫鋼管。
[0011] 本發(fā)明的效果是使用該工藝方法具體表現(xiàn)在：1)通過成分的合理優(yōu)化，首先C含 量控制在0. 12%~0. 19%左右，其次通過添加0. 15%~0.35%的Cr，另外通過控制Cu/Ni 比，將Cu控制在0. 50~0. 63%，Ni控制在1. 15~1. 30%。大大提高了鋼管的綜合力學 性能；并采用模鑄+鍛造的工藝，制造出符合要求的鍛坯。2)在生產(chǎn)大口徑WB36CN1核電 站用無縫鋼管方面，采用兩步軋管法：首先由460PQF限動芯棒連軋管機組將鍛坯熱軋成 高精度荒管，然后再由720斜軋旋擴機組將荒管熱軋成成品管，并制定合理的熱處理制度， 使鋼管具有高強度、耐高溫、抗沖刷腐蝕等性能。3)本發(fā)明生產(chǎn)的核電用無縫鋼管不但產(chǎn)品 規(guī)格大，而且?guī)缀纬叽缇雀摺⑿阅芊€(wěn)定、生產(chǎn)效率高，適合大工業(yè)生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0012] 結合實施例對本發(fā)明的耐高溫抗脆斷Φ508πιπι以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方 法加以說明。
[0013] 本發(fā)明的本發(fā)明通過化學成分合理優(yōu)化，首先C含量控制在0. 12 %~0. 19 %左 右，這樣低的碳含量可提高材料的韌性和延性，且能改善鋼管的焊接性能，減少中心偏析， 使材料能夠抵抗酸性介質；其次通過添加〇. 15 %~0. 35%的Cr，大大提高了鋼管的抗沖刷 腐蝕能力；另外通過控制Cu/Ni比，將Cu控制在0.50~0.63 %，Ni控制在1. 15~1.30 %。 避免了熱加工過程中產(chǎn)生"熱脆"現(xiàn)象，從而大大提高了產(chǎn)品的合格率；Mn是WB36CN1中含 量較多的合金元素。雖然高Mn/C對于提高屈服強度和沖擊韌性是有利的，但其容易形成 偏析帶，從而造成組織和硬度的不均勻性，對抗硫化氫性能也不利，因此添加量需要有所限 制。Mo的添加能使得鋼管具有更高的強度的同時具有更良好的韌性。其材料的重量百分 比為：0· 12%~0· 19% C、0. 38%~0· 44% Si、0. 85%~1. 10% Μη、0%~0· 010% P、0%~ 0· 005% S，0. 15%~0· 35% Cr、l. 15%~L 30% Ni、0. 20%~0· 45% Μο、0· 50%~0· 63% Cu、0. 01%~0· 03% Nb、0~0· 04% Α1、0~0· 010% Ν，其余為鐵及微量雜質元素。
[0014] 本發(fā)明的耐高溫抗脆斷Φ508πιπι以上核電站用無縫鋼管的生產(chǎn)方法，該方法包括 以下步驟：
[0015] 1)原料配制所述無縫鋼管化學成分（重量百分比）為：0· 12%~0· 19% C、 0· 38% ~0· 44% Si、0. 85% ~L 10% Μη、0 % ~0· 010% Ρ、0 % ~0· 005% S，0. 15 % ~ 0.35%Cr、L 15%~L30%Ni、0.20%~0.45%Mo、(X50%~（X63%Cu、(X01%~（X03% Nb、0~0. 04% A1、0~0. 010% N，其余為鐵及微量雜質元素；
[0016] 2)將按步驟1)配制的無縫鋼管原料采用模鑄+鍛造圓鋼鍛坯、PQF三輥限動芯棒 連軋管工藝熱軋成高精度荒管、然后再采用斜軋旋擴工藝將荒管熱軋成成品管按以下步驟 操作：
[0017] (1)煉鋼和模鑄+鍛造鋼坯煉鋼采用電爐冶煉+鋼包精煉+真空脫氣的冶煉工 藝，以減少鋼管成分偏析，保證核電用管的質量，所述鋼坯采用模鑄+鍛造坯，鍛造比大于 3,模鑄時將模鑄澆注溫度控制在?Υ+70~85°C = 1575°C，模鑄成鋼錠后，對鋼錠進行鍛造 制坯，始鍛溫度為1150~1170°C，終鍛溫度為多850°C，鍛后退火熱處理溫度為< 700°C ;
[0018] (2)軋制高精度荒管將上述鍛坯加熱，加熱溫度1290°C，加熱時間4~6小時，加 熱后的鍛坯首先在460PQF限動芯棒連軋管機組的斜軋穿孔機上穿軋成毛管，毛管噴吹硼 砂后，送入五機架PQF連軋機進行熱軋、定徑，熱軋的荒管幾何尺寸及公差控制范圍為：外 徑（D) 377~457mm，壁厚⑶25~45. 4臟，長度8~12m，壁厚⑶公差控制在-5 % S~ +12. 5% S，外徑（D)公差控制在±1% D，橢圓度不大于外徑公差的80% ;
[0019] (3)軋制成品管荒管加熱后進行減壁擴徑軋制、均整和定徑，荒管加熱溫度控制 在1150°C~1200°C范圍內，保溫時間彡45min，始軋溫度1200°C，終軋溫度保證大于850°C;
[0020] (4)熱處理所述成品管經(jīng)過淬火溫度為890 °C~920 °C，水基淬火液冷卻，回火溫 度為650°C~670°C，空冷進行調質，或者正火溫度為950°C~970°C進行正火+回火溫度為 650°C~670°C回火熱處理，熱處理后經(jīng)修磨無損檢測得到合格的成品無縫鋼管。
[0021] 所述成品無縫鋼管特性為：外徑（D) 508~711mm，壁厚（S)為12~30mm，長度 6~12m，壁厚⑶公差-1