CN103266281A - 一种超级双相不锈钢管及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种超级双相不锈钢管及生产工艺，化学成分为：Ni:7.6-7.8%，Mo：4.2-4.5%，Cr：22.1-22.3%，C：0.015-0.018%，Si：0.045-0.05%，Mn：0.3-0.5%，0＜S≤0.02%，0＜P≤0.035%，Cu：0.03-0.05%，Co：0.012-0.016%，0：0.03-0.05%，Al：0.3-0.5%，Nb：0.07-0.09%，B:0.001-0.003%，N:0.03-0.05%，余量为Fe。生产工艺通过两道加热与两道冷却可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，且具有良好的强塑性。

Description

一种超级双相不锈钢管及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种不锈钢管的生产工艺，具体的说是一种超级双相不锈钢管及其生产工艺。

背景技术

所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量少相的含量也需要达到30%。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。现有技术中，双相不锈钢生产过程中碳化物无法充分溶解，碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，固溶不均会带来腐蚀速率超标和硬度超标。

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，提供一种超级双相不锈钢管及其生产工艺，可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，且具有良好的强塑性。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种超级双相不锈钢管，其化学成分及质量百分比为：Ni:7.6-7.8%，Mo：4.2-4.5%，Cr：22.1-22.3%，C：0.015-0.018%，Si：0.045-0.05%，Mn：0.3-0.5%，0＜S≤0.02%，0＜P≤0.035%，Cu：0.03-0.05%，Co：0.012-0.016%，0：0.03-0.05%，Al：0.3-0.5%，Nb：0.07-0.09%，B:0.001-0.003%，N:0.03-0.05%，余量为Fe。

超级双相不锈钢管的生产工艺，其工艺线路为：管坯→剥皮锯切→加热→穿孔→第一酸洗→荒管检验→第一冷轧→第一脱脂→第一热处理→第一矫直切管→第一冷却→第二酸洗→中间检验→第二冷轧→第二脱脂→第二热处理→弯管及弯头热处理→第二冷却→第二矫直切管→第三酸洗→成品表检→超声波探伤→涡流探伤→喷标识→包装；

第一热处理工序：采用分段加热，加热一段的加热温度为885-890℃，加热二段的的加热温度为1005-1010℃，均热段的加热温度为1045-1050℃；

第一冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢管水冷至850-870℃，然后空冷至800-830℃，再采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢管水冷至360-380℃，再采用水冷以1-2℃/s的冷却速率冷却至室温；

第二热处理工序：热处理温度为1120-1125℃；

弯管及弯头热处理工序：采用过盈径向加压法弯制U形管，弯管最小的弯曲半径与管材外径之比R/D=1.5，弯管椭圆度控制在＜7%，管腿间距最小偏差控制在±1.5mm，弯头减壁＜15%；采用中频接触式加热U形管弯头热处理，弯头热处理温度控制在950-1050℃；

第二冷却工序：先以7-9℃/s冷却速率冷却至温度530-570℃，随后空冷至室温。

本发明的其它工序，如管坯、剥皮锯切、加热、穿孔、第一酸洗、荒管检验、第一冷轧、第一脱脂、第一矫直切管、第二酸洗、、第二矫直切管、第三酸洗、成品表检、超声波探伤、涡流探伤、喷标识和包装都可采用现有工艺。

本发明通过Ni、Mo和Cr的成分的控制，以及与第一热处理以及第一冷却工序的配合，可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成晶间腐蚀和点蚀超标，保证了材料的铁素体含量控制在40-60%之间，力学性能常温下屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥15%，硬度HRc≤32；另外还可以使材料固溶充分，避免了常规热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标。

本发明通过Ni、Mo和Cr的成分的控制，以及与第二热处理以及第二冷却工序的配合，意外的获得了使双相不锈钢管的组织细小的技术效果，如图1所示，铁素体与奥氏体组织尺寸更小，厚度更薄，分布更加均匀，使双相不锈钢管具有良好的强塑性；另外还可以使金相组织非常细小均匀，白色小粒状的铁素体非常均匀地弥散分布在基体上，没有网状组织存在，晶粒大小仅为1-2μm，从而使双相不锈钢管具有良好的强塑性。

本发明弯管及弯头热处理采用过盈径向加压法及弯头热处理可以确保弯头性能与直管段性能一致。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的超级双相不锈钢管，其化学成分及质量百分比为：Ni:7.6%，Mo：4.2%，Cr：22.1%，C：0.015%，Si：0.045%，Mn：0.3%，S：0.02%，P：0.035%，Cu：0.03%，Co：0.012%，0：0.03%，Al：0.3%，Nb：0.07%，B:0.001%，N:0.03%，余量为Fe。

前述的超级双相不锈钢管，其化学成分及质量百分比为：Ni:7.7%，Mo：4.3%，Cr：22.2%，C：0.017%，Si：0.048%，Mn：0.4%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.04%，Co：0.015%，0：0.04%，Al：0.4%，Nb：0.08%，B:0.002%，N:0.04%，余量为Fe。

前述的超级双相不锈钢管，其化学成分及质量百分比为：Ni:7.8%，Mo：4.5%，Cr：22.3%，C：0.018%，Si：0.05%，Mn：0.5%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.05%，Co：0.016%，0：0.05%，Al：0.5%，Nb：0.09%，B:0.003%，N:0.05%，余量为Fe。

前述的超级双相不锈钢管，其组织结构为铁素体与奥氏体组织共存，铁素体含量在40-60%之间，且白色小粒状的铁素体均匀地弥散分布在基体上，没有网状组织存在，晶粒大小为1-2μm。

本发明的超级双相不锈钢管按照GB/T17897-1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》，标准介质：6%Fecl3,试验溶液由AR级试剂及蒸馏水配制，试验温度：25±1℃，试验时间：24小时，环境大气压：84.5KPa.试验最大腐蚀速率和平均腐蚀速率均合格。按照YB/T5362-2006《不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法》溶液组成：42%Mgcl2溶液，试验温度：沸腾（143±1℃），试验时间：96小时，环境大气压：84.5KPa,试验按022Cr25Ni7Mo4N超级双相不锈钢管理论屈服强度550MPa的80%加载，试验中试样所受应力由电阻应变法测得，试验结论：钢管试样在80%Rpo2的拉伸应力作用下，经96小时后用10倍放大镜目视检查均未发现裂纹，同时双相不锈钢含镍量低，这为稀缺元素镍的节约提供了途径。

本发明减少材料中有害元素S、P含量，提高钢材的纯净度，对优化本产品的组织性能有显著的效果，要求S≤0.020，P≤0.035。

本发明通过前后两道不同的加热工序（即第一热处理和第二热处理），通过温度的控制可使碳化物充分溶解，均匀扩散；另外通过两道不同的冷却工序（即第一冷却和第二冷却），通过加热后的冷却，使材料固溶充分，避免了常规热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标。

本产品力学性能：常温下屈服强度分别达到550MPa以上，抗拉强度达到800MPa以上，延伸率≥15%，且均匀抗腐蚀、点腐、应力腐蚀性能优于国外同类产品。

附图说明

图1是本发明的金相组织照片。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种超级双相不锈钢管，其化学成分及质量百分比为：Ni:7.6%，Mo：4.2%，Cr：22.1%，C：0.015%，Si：0.045%，Mn：0.3%，S：0.02%，P：0.035%，Cu：0.03%，Co：0.012%，0：0.03%，Al：0.3%，Nb：0.07%，B:0.001%，N:0.03%，余量为Fe。

本实施例的超级双相不锈钢管的生产工艺，其工艺线路为：管坯→剥皮锯切→加热→穿孔→第一酸洗→荒管检验→第一冷轧→第一脱脂→第一热处理→第一矫直切管→第一冷却→第二酸洗→中间检验→第二冷轧→第二脱脂→第二热处理→弯管及弯头热处理→第二冷却→第二矫直切管→第三酸洗→成品表检→超声波探伤→涡流探伤→喷标识→包装；

第一热处理工序：采用分段加热，加热一段的加热温度为885℃，加热二段的的加热温度为1005℃，均热段的加热温度为1045℃；

第一冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1℃/s的冷却速率将钢管水冷至850℃，然后空冷至800℃，再采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢管水冷至360℃，再采用水冷以1-2℃/s的冷却速率冷却至室温；

第二热处理工序：热处理温度为1120℃；

弯管及弯头热处理工序：采用过盈径向加压法弯制U形管，弯管最小的弯曲半径与管材外径之比R/D=1.5，弯管椭圆度控制在＜7%，管腿间距最小偏差控制在±1.5mm，弯头减壁＜15%；采用中频接触式加热U形管弯头热处理，弯头热处理温度控制在950℃；

第二冷却工序：先以7℃/s冷却速率冷却至温度530℃，随后空冷至室温。

本实施例的其它工序，如管坯、剥皮锯切、加热、穿孔、第一酸洗、荒管检验、第一冷轧、第一脱脂、第一矫直切管、第二酸洗、、第二矫直切管、第三酸洗、成品表检、超声波探伤、涡流探伤、喷标识和包装都可采用现有工艺。

实施例2

本实施例是一种超级双相不锈钢管，Ni:7.7%，Mo：4.3%，Cr：22.2%，C：0.017%，Si：0.048%，Mn：0.4%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.04%，Co：0.015%，0：0.04%，Al：0.4%，Nb：0.08%，B:0.002%，N:0.04%，余量为Fe。

本实施例的超级双相不锈钢管的生产工艺，其工艺线路为：管坯→剥皮锯切→加热→穿孔→第一酸洗→荒管检验→第一冷轧→第一脱脂→第一热处理→第一矫直切管→第一冷却→第二酸洗→中间检验→第二冷轧→第二脱脂→第二热处理→弯管及弯头热处理→第二冷却→第二矫直切管→第三酸洗→成品表检→超声波探伤→涡流探伤→喷标识→包装；

第一热处理工序：采用分段加热，加热一段的加热温度为888℃，加热二段的的加热温度为1008℃，均热段的加热温度为1047℃；

第一冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将钢管水冷至860℃，然后空冷至820℃，再采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢管水冷至370℃，再采用水冷以1℃/s的冷却速率冷却至室温；

第二热处理工序：热处理温度为1122℃；

弯管及弯头热处理工序：采用过盈径向加压法弯制U形管，弯管最小的弯曲半径与管材外径之比R/D=1.5，弯管椭圆度控制在＜7%，管腿间距最小偏差控制在±1.5mm，弯头减壁＜15%；采用中频接触式加热U形管弯头热处理，弯头热处理温度控制在1000℃；

第二冷却工序：先以8℃/s冷却速率冷却至温度550℃，随后空冷至室温。

本实施例的其它工序，如管坯、剥皮锯切、加热、穿孔、第一酸洗、荒管检验、第一冷轧、第一脱脂、第一矫直切管、第二酸洗、、第二矫直切管、第三酸洗、成品表检、超声波探伤、涡流探伤、喷标识和包装都可采用现有工艺。

实施例3

本实施例是一种超级双相不锈钢管，Ni:7.8%，Mo：4.5%，Cr：22.3%，C：0.018%，Si：0.05%，Mn：0.5%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.05%，Co：0.016%，0：0.05%，Al：0.5%，Nb：0.09%，B:0.003%，N:0.05%，余量为Fe。

本实施例的超级双相不锈钢管的生产工艺，其工艺线路为：管坯→剥皮锯切→加热→穿孔→第一酸洗→荒管检验→第一冷轧→第一脱脂→第一热处理→第一矫直切管→第一冷却→第二酸洗→中间检验→第二冷轧→第二脱脂→第二热处理→弯管及弯头热处理→第二冷却→第二矫直切管→第三酸洗→成品表检→超声波探伤→涡流探伤→喷标识→包装；

第一热处理工序：采用分段加热，加热一段的加热温度为890℃，加热二段的的加热温度为1010℃，均热段的加热温度为1050℃；

第一冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将钢管水冷至870℃，然后空冷至830℃，再采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢管水冷至380℃，再采用水冷以2℃/s的冷却速率冷却至室温；

第二热处理工序：热处理温度为1125℃；

弯管及弯头热处理工序：采用过盈径向加压法弯制U形管，弯管最小的弯曲半径与管材外径之比R/D=1.5，弯管椭圆度控制在＜7%，管腿间距最小偏差控制在±1.5mm，弯头减壁＜15%；采用中频接触式加热U形管弯头热处理，弯头热处理温度控制在1050℃；

第二冷却工序：先以9℃/s冷却速率冷却至温度570℃，随后空冷至室温。

本实施例的其它工序，如管坯、剥皮锯切、加热、穿孔、第一酸洗、荒管检验、第一冷轧、第一脱脂、第一矫直切管、第二酸洗、、第二矫直切管、第三酸洗、成品表检、超声波探伤、涡流探伤、喷标识和包装都可采用现有工艺。

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 (6)

1.一种超级双相不锈钢管，其特征在于：其化学成分及质量百分比为：Ni:7.6-7.8%，Mo：4.2-4.5%，Cr：22.1-22.3%，C：0.015-0.018%，Si：0.045-0.05%，Mn：0.3-0.5%，0＜S≤0.02%，0＜P≤0.035%，Cu：0.03-0.05%，Co：0.012-0.016%，0：0.03-0.05%，Al：0.3-0.5%，Nb：0.07-0.09%，B:0.001-0.003%，N:0.03-0.05%，余量为Fe。

2.如权利要求1所述的超级双相不锈钢管，其特征在于：其化学成分及质量百分比为：Ni:7.6%，Mo：4.2%，Cr：22.1%，C：0.015%，Si：0.045%，Mn：0.3%，S：0.02%，P：0.035%，Cu：0.03%，Co：0.012%，0：0.03%，Al：0.3%，Nb：0.07%，B:0.001%，N:0.03%，余量为Fe。

3.如权利要求1所述的超级双相不锈钢管，其特征在于：其化学成分及质量百分比为：Ni:7.7%，Mo：4.3%，Cr：22.2%，C：0.017%，Si：0.048%，Mn：0.4%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.04%，Co：0.015%，0：0.04%，Al：0.4%，Nb：0.08%，B:0.002%，N:0.04%，余量为Fe。

4.如权利要求1所述的超级双相不锈钢管，其特征在于：其化学成分及质量百分比为：Ni:7.8%，Mo：4.5%，Cr：22.3%，C：0.018%，Si：0.05%，Mn：0.5%，S：0.01%，P：0.015%，Cu：0.05%，Co：0.016%，0：0.05%，Al：0.5%，Nb：0.09%，B:0.003%，N:0.05%，余量为Fe。

5.如权利要求1-4所述的超级双相不锈钢管，其特征在于：其组织结构为铁素体与奥氏体组织共存，铁素体含量在40-60%之间，且白色小粒状的铁素体均匀地弥散分布在基体上，没有网状组织存在，晶粒大小为1-2μm。

6.如权利要求1所述的超级双相不锈钢管的生产工艺，其工艺线路为：管坯→剥皮锯切→加热→穿孔→第一酸洗→荒管检验→第一冷轧→第一脱脂→第一热处理→第一矫直切管→第一冷却→第二酸洗→中间检验→第二冷轧→第二脱脂→第二热处理→弯管及弯头热处理→第二冷却→第二矫直切管→第三酸洗→成品表检→超声波探伤→涡流探伤→喷标识→包装；其特征在于：

所述第一热处理工序：采用分段加热，加热一段的加热温度为885-890℃，加热二段的的加热温度为1005-1010℃，均热段的加热温度为1045-1050℃；

第一冷却工序：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以1-2℃/s的冷却速率将钢管水冷至850-870℃，然后空冷至800-830℃，再采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢管水冷至360-380℃，再采用水冷以1-2℃/s的冷却速率冷却至室温；

所述第二热处理工序：热处理温度为1120-1125℃；

所述弯管及弯头热处理工序：采用过盈径向加压法弯制U形管，弯管最小的弯曲半径与管材外径之比R/D=1.5，弯管椭圆度控制在＜7%，管腿间距最小偏差控制在±1.5mm，弯头减壁＜15%；采用中频接触式加热U形管弯头热处理，弯头热处理温度控制在950-1050℃；

第二冷却工序：先以7-9℃/s冷却速率冷却至温度530-570℃，随后空冷至室温。

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