CN103695799B - 一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，包括如下步骤首先圆钢准备，圆钢中各化学成分的质量比例为：C：0.04～0.01份；Si：≤0.75份；Mn：≤2份；S：≤0.015份；P：≤0.03；Ni：9～12份；Cr：17～19份；Nb：0.8～1.1份，然后依次通过冶炼、剥皮、热轧穿孔、冷加工变形、第一次酸洗、热固溶处理，第二次酸洗、检验后得成品入库，本发明中的各组分及含量均经大量实验进行选择和设计，从而达到最佳的协同技术效果，通过固溶热处理，使得本发明即使在较高固溶处理中通过碳化铌的沉淀也能获得细晶体，从而使得本发明生产的钢管不但在高温环境中具有极好的耐腐蚀性抗蒸汽氧化性能，而且与现有技术相比，产品许用应力高20%以上，本发明降低了加工难度，可以方便实现规模生产。

Description

一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺
【技术领域】
本发明涉及不锈钢无缝钢管制造技术领域，具体涉及一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺。
【背景技术】
TP347HFG(08Cr18Ni 11NbFG)属于高碳含铌Cr-Ni奥氏体不锈钢，由于含稳定化元素Nb，其耐晶间腐蚀和耐多硫酸晶间应力腐蚀性能良好，在酸、碱、盐等腐蚀介质中其耐蚀行与含Ti的18-8奥氏体不锈钢相近，因此广泛用于锅炉、发电、石油、化工、合成纤维、食品、造纸等工业。由于Nb较Ti不易烧损，此钢种又可用作焊接铬镍奥氏体不锈钢的焊芯。该钢种比316系具有更高的高温强度和更好抗高温氧化性能，所以又常作为热强钢使用。
不锈钢材在高压锅炉、高压换热器及受压高温管道等场合有着广泛的应用。但现有的不锈钢材多数为TP347H，其晶粒度级数较低(GS.N04～5)，由此降低了TP347H不锈钢材在高温环境中的耐腐蚀性和耐蒸汽氧化性，同时降低了抗高温蠕变应力的特有性能，成品在上述应用领域中，因受高温高压的环境影响，制件的管部内壁将会有不同程度的氧化剥离，耐蒸汽氧化性和抗高温蠕变应力将减退，随着管壁的氧化剥离程度的加剧，不仅使制件受压抗蠕变性能下降，且氧化层往往随蒸汽压力气力的流动使其逐渐积滤于制件管部的折弯处，使管道堵塞并引发设备故障。另外，其氧化脱落层同样会随蒸汽气体的流动，将其带进汽轮机内部机件，引发生产安全事故，从而导致较大经济损失。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，该方法能够提高不锈钢无缝钢管的晶粒度，提高耐热性能，降低加工难度，方便规模生产。
为实现上述目的，本发明提出了一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，包括如下步骤：
a)圆钢准备：圆钢中各化学成分的质量比例为：C：0.04～0.01份；Si：≤0.75份；Mn：≤2份；S：≤0.015份；P：≤0.03；Ni：9～12份；Cr：17～19份；Nb：0.8～1.1份；
b)冶炼：将步骤a)中的圆钢冶炼成管坯；
c)剥皮：将步骤b)中的管坯按规格剥皮，控制外径，消除表面缺陷；
d)热轧穿孔：将步骤c)得到的管坯放入加热炉中加热，采用钼基顶头进行穿孔，完成穿孔后进行保温得到穿孔管坯，所述钼基顶头的温度大于管坯的温度100℃以上，所述加热温度为1150～1200℃，加热时间为95min，保温时间为20min；
e)冷加工变形：采用小于60％冷变形量的对穿孔管坯进行冷轧和冷拔变形；
f)第一次酸洗：采用25～40℃的HF和HNO3的混合酸进行酸洗，酸洗时间为3～4h，混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：22～25份；HF：6～8份；其余为H2O；
g)固溶热处理：采用三段式热处理装置对制品进行热处理，所述的三段式热处理装置包括预热段、加热段和均热段，制品进行热处理后得到成品固溶，成品固溶再经稳定化处理，所述热处理装置中预热段的温度为1020～1060℃，加热段的温度为1170～1200℃，均热段的温度为1170～1200，稳定化处理的的温度为890～930℃；
h)第二次酸洗:采用步骤f)中的混合酸进行酸洗，酸洗时间为5～6h，混合酸的溶液温度为30～45℃，；
j)检验：通过无损探伤检验后入库。
作为优选，所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.04份；Si：0.75份；Mn：2份；S：0.015份；P：0.03；Ni：12份；Cr：19份；Nb：1.1份。
作为优选，所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.035份；Si：0.65份；Mn：1.6份；S：0.01份；P：0.02；Ni：11份；Cr：18份；Nb：0.9份。
作为优选，所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.01份；Si：0.2份；Mn：≤1.8份；S：0.005份；P：0.01；Ni：9份；Cr：17份；Nb：0.8份。
本发明的有益效果：本发明中的各组分及含量均经大量实验进行选择和设计，从而使得各组分及含量达到最佳的协同技术效果，通过固溶热处理，使得本发明即使在较高固溶处理中通过碳化铌的沉淀也能获得细晶体，从而使得本发明生产的钢管不但在高温环境中具有极好的耐腐蚀性抗蒸汽氧化性能，而且与现有技术相比，产品许用应力高20％以上，本发明降低了加工难度，可以方便实现规模生产。
【具体实施方式】
本发明提出一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，包括如下步骤：
包括如下步骤：
a)圆钢准备：圆钢中各化学成分的质量比例为：C：0.04～0.01份；Si：≤0.75份；Mn：≤2份；S：≤0.015份；P：≤0.03；Ni：9～12份；Cr：17～19份；Nb：0.8～1.1份；
b)冶炼：将步骤a)中的圆钢冶炼成管坯；
c)剥皮：将步骤b)中的管坯按规格剥皮，控制外径，消除表面缺陷；
d)热轧穿孔：将步骤c)得到的管坯放入加热炉中加热，采用钼基顶头进行穿孔，完成穿孔后进行保温得到穿孔管坯，钼基顶头的温度大于管坯的温度100℃以上，防止温差过大产生内裂纹，最佳加热温度为1150～1200℃，最佳加热时间为95min，最佳保温时间为20min。；
e)冷加工变形：采用小于60％冷变形量的对穿孔管坯进行冷轧和冷拔变形；
f)第一次酸洗：采用25～40℃的HF和HNO3的混合酸进行酸洗，利用混合酸去除钢管表面上的氧化皮和锈蚀物，酸洗时间为3～4h，混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：22～25份；HF：6～8份；其余为H2O，有效缩短了酸洗过程中的生产周期和生产成本；
g)固溶热处理：采用三段式热处理装置对制品进行热处理，所述的三段式热处理装置包括预热段、加热段和均热段，制品进行热处理后得到成品固溶，热处理装置中预热段的最佳温度为1020～1060℃，加热段的最佳温度为1170～1200℃，均热段的最佳温度为1170～1200℃，成品固溶再经稳定化处理，稳定化处理的最佳温度为890～930℃，让钛和铌充分形成非常稳定的碳化钛和碳化铌，通过碳化铌的沉淀获得细晶体；
h)第二次酸洗:采用步骤f)中的混合酸进行酸洗，利用混合酸去除钢管表面上的氧化皮和锈蚀物，酸洗时间为5～6h，混合酸的溶液温度为30～45℃，有效缩短了酸洗过程中的生产周期和生产成本；
j)检验：通过无损探伤检验后入库。
本发明的具体实施例为：
实施例1：
所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.04份；Si：0.75份；Mn：2份；S：0.015份；P：0.03；Ni：12份；Cr：19份；Nb：1.1份，所述的步骤f)的混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：25份；HF：8份；其余为H2O。
实施例2：
所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.035份；Si：0.65份；Mn：1.6份；S：0.01份；P：0.02；Ni：11份；Cr：18份；Nb：0.9份，所述的步骤f)的混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：23份；HF：7份；其余为H2O。
实施例3：
所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.01份；Si：0.2份；Mn：≤1.8份；S：0.005份；P：0.01；Ni：9份；Cr：17份；Nb：0.8份，所述的步骤f)的混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：22份；HF：6份；其余为H2O。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a)圆钢准备：圆钢中各化学成分的质量比例为：C：0.04～0.01份；Si：≤0.75份；Mn：≤2份；S：≤0.015份；P：≤0.03；Ni：9～12份；Cr：17～19份；Nb：0.8～1.1份；
b)冶炼：将步骤a)中的圆钢冶炼成管坯；
c)剥皮：将步骤b)中的管坯按规格剥皮，控制外径，消除表面缺陷；
d)热轧穿孔：将步骤c)得到的管坯放入加热炉中加热，采用钼基顶头进行穿孔，完成穿孔后进行保温得到穿孔管坯，所述钼基顶头的温度大于管坯的温度100℃以上，所述加热温度为1150～1200℃，加热时间为95min，保温时间为20min；
e)冷加工变形：采用小于60％冷变形量的对穿孔管坯进行冷轧和冷拔变形；
f)第一次酸洗：采用25～40℃的HF和HNO3的混合酸进行酸洗，酸洗时间为3～4h，混合酸中各组分的质量比例为：HNO3：22～25份；HF：6～8份；其余为H2O；
g)固溶热处理：采用三段式热处理装置对制品进行热处理，所述的三段式热处理装置包括预热段、加热段和均热段，制品进行热处理后得到成品固溶，成品固溶再经稳定化处理，所述热处理装置中预热段的温度为1020～1060℃，加热段的温度为1170～1200℃，均热段的温度为1170～1200，稳定化处理的的温度为890～930℃；
h)第二次酸洗:采用步骤f)中的混合酸进行酸洗，酸洗时间为5～6h，混合酸的溶液温度为30～45℃；
j)检验：通过无损探伤检验后入库。
2.如权利要求1所述的一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，其特征在于：所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.04份；Si：0.75份；Mn：2份；S：0.015份；P：0.03；Ni：12份；Cr：19份；Nb：1.1份。
3.如权利要求1所述的一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，其特征在于：所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.035份；Si：0.65份；Mn：1.6份；S：0.01份；P：0.02；Ni：11份；Cr：18份；Nb：0.9份。
4.如权利要求1所述的一种超细晶粒耐热不锈钢无缝钢管的生产工艺，其特征在于：所述步骤a)中各化学成分的质量比例为：C：0.01份；Si：0.2份；Mn：≤1.8份；S：0.005份；P：0.01；Ni：9份；Cr：17份；Nb：0.8份。
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