CN104911490A - 一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管及无缝制备方法 - Google Patents
一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管及无缝制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管，其化学成分的质量百分含量为：C 0.11％～0.15％、Si 0.17～0.35％、Mn 0.45～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 1.15～1.35％、Mo 0.95～1.10％、V 0.20～0.25％，其余为Fe，质量分数共计100％，本发明还公开了一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，通过本方法制造的无缝钢管具有良好的高温持久强度、抗氧化性和组织稳定性同时在400℃下，材料的屈服强度≥235MPa，450℃下材料的屈服强度≥225MPa，具有很好的高温力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管及无缝制备方法
背景技术
电力装备的发展，特别是火力发电机组对耐热钢的需求越来越多，而且对钢材的性能要求也越来越严格，特别是随着超临界，超临界火电机组的发展，对钢管材料和钢管的制造技术都提出了更高的要求。耐热钢主要应用于电站锅炉、汽轮机、电机等发电设备的制造和电站的建设、维修，由于需要长期在高温高压且有腐蚀介质的条件下运行，对性能有特殊的要求，而13Cr1Mo1V则是应用于其中的一个钢种，需在高温和应力下长期使用，要求其具有一系列的优良性能，特别是在高温下具有较高的高温强度、高温塑性、持久强度、蠕变强度等，还需有一定的抗氧化和抗腐蚀性，因此开发具有良好高温性能的13Cr1Mo1V具有特别重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管。
为达以上目的，本发明一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管，其化学成分质量百分数为：C 0.11％～0.15％、Si 0.17～0.35％、Mn 0.45～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 1.15～1.35％、Mo 0.95～1.10％、V 0.20～0.25％，其余为Fe，质量分数共计100％。
进一步：所述13Cr1Mo1V耐热无缝钢管材料的化学成分质量百分含量为：C0.11％、Si 0.17％、Mn 0.45％、Cr 1.15％、Mo 0.95％、V 0.20％、P 0.013％、S 0.005％，其余为Fe，质量分数共计100％；或者，C 0.12％、Si 0.23％、Mn 0.48％、Cr 1.20％、Mo 0.98％、V 0.21％、P 0.015％、S 0.007％其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.13％、Si 0.28％、Mn 0.53％、Cr 1.25％、Mo 1.03％、V 0.23％、P 0.016％、S 0.008％，其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.14％、Si 0.32％、Mn0.57％、Cr 1.30％、Mo 1.07％、V 0.24％、P 0.018％、S 0.009％其余为Fe，质量分数共计为100％；或者，C 0.15％、Si 0.35％、Mn 0.60％、Cr 1.35％、Mo 1.10％、V 0.25％、P 0.020％、S 0.010％其余为Fe，质量分数共计为100％。
本发明解决的另一技术问题是提供一种13Cr1Mo1V耐热钢管的无缝制备方法。通过本方法制备的13Cr1Mo1V具有较高的高温强度、高温塑性、持久强度、蠕变强度，还具有一定的抗氧化和抗腐蚀性能。
本发明的技术方案如下：
一种13Cr1Mo1V耐热钢管的无缝制备方法，包括：管坯加热、穿孔、热连轧、定径、矫直、涡流探伤、热处理、超声波探伤。
进一步，所述管坯加热，在直径为38m的环形炉中分段加热，预热段温度控制在800℃-1150℃，加热段温度控制在1210℃-1290℃，均热段温度控制在1240℃-1290℃。
进一步，所述穿孔工艺，穿孔温度控制在1200℃-1240℃，将管坯穿成毛管。
进一步，所述热连轧工艺，采用目前世界上最先进的5机架Φ460mmPQF连轧机，实现钢管的精轧
进一步，所述定径工艺，采用12机架三辊定径机将荒管轧制成成品钢管，定径后温度≥880℃。
进一步，所述轧态钢热处理过程，在具有惰性气体保护气氛的辊底式光亮热处理炉中，正火温度为980±10℃，保温70min，然后空冷；回火温度为750±10℃，保温11h，然后随炉冷至500℃，然后空冷。
本发明的技术效果如下：
本发明的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管及其无缝制备方法，其制造的13Cr1Mo1V高温下具有较高的高温强度、高温塑性、持久强度、蠕变强度，还需有一定的抗氧化和抗腐蚀性，具有很好的高温性能。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
采用现有技术进行冶炼、连铸，具体工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→VD脱气→圆坯连铸。上述工艺流程的具体工艺参数如下：转炉冶炼采用预脱硫铁水，按照预脱硫铁水和废钢的质量比为9:1的比例加入，采用单渣冶炼工艺，终渣碱度控制为3.0。LF精炼全过程正常吹氩气。根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫同时对成分进行微调。VD脱气的深真空≤0.10KPa，深真空时间≥18分钟，过冷度ΔT≤30℃，VD脱气结束后按每100t脱气后的钢水喂200米硅钙线。喂线后保证软吹时间≥15分钟，以保证夹杂物能够变性并充分上浮。连铸过程采用恒定拉速，速度控制在每分钟1.3～1.4米。
钢的轧制过程包括：管坯加热、穿孔、热连轧、定径、矫直、涡流探伤、热处理、超声波探伤。在直径为38mm的环形炉中分段加热，预热段温度控制在800℃-1150℃，加热段温度控制在1210℃-1290℃，均热段温度控制在1240℃-1290℃。采用分段加热使材料缓慢升温，不至于使管坯应力过大，同时控制好加热温度，既要保证管坯加热均匀又要控制晶粒度大小并防止脱碳；其圆坯穿孔时温度为1200℃-1240℃，在此温度下穿孔时管坯有良好的变形能力；热连轧采用目前世界上最先进的5机架Φ460mmPQF连轧机，实现钢管的精轧，能够有效的保证荒管内外表面的质量；采用12机架三辊定径机将荒管轧制成成品钢管，定径后温度≥880℃，终轧温度高相当于钢管进行一次正火，可以细化晶粒，消除应力，减轻带状组织为最终热处理提供合适的组织状态。然后进行涡流探伤，保证材料表面质量。
轧态钢管热处理过程在具有惰性气体保护气氛的辊底式光亮热处理炉中进行，可以防止表面氧化，脱碳，出来的钢管具有非常光洁的外表面质量。热处理过程包括正火+回火。正火温度为980±10℃，保温70min，在该温度下，保证材料全部奥氏体化，合金元素充分溶解在奥氏体中，同时又不至于过烧；回火温度为750±10℃，保温11h，然后随炉冷至500℃，然后空冷。由于材料用于高温下，因此必须使材料合金碳化物充分析出，并弥散的分布在机体中，所以，保温要11h，随炉冷至500℃会降低材料的硬度提高材料的韧性，强度不至于过高，使材料具有良好的高温性能。然后对热处理态钢管进行超声波探伤，保证材料具有良好的质量。
上述过程生产的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管质量百分含量为：C 0.11％～0.15％、Si 0.17～0.35％、Mn 0.45～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 1.15～1.35％、Mo 0.95～1.10％、V 0.20～0.25％，其余为Fe，质量分数共计100％。
对各实例的化学成分进行检测，化学成分如表1所示：
表1各示例化学成分(％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | V |
| 实施例1 | 0.11 | 0.17 | 0.45 | 0.013 | 0.005 | 1.15 | 0.95 | 0.20 |
| 实施例2 | 0.12 | 0.23 | 0.48 | 0.015 | 0.007 | 1.20 | 0.98 | 0.21 |
| 实施例3 | 0.13 | 0.28 | 0.53 | 0.016 | 0.008 | 1.25 | 1.03 | 0.23 |
| 实施例4 | 0.14 | 0.32 | 0.57 | 0.018 | 0.009 | 1.30 | 1.07 | 0.24 |
| 实施例5 | 0.15 | 0.35 | 0.60 | 0.020 | 0.010 | 1.35 | 1.10 | 0.25 |
各实施例化学力学性能测试结果如表2所示。
表2各实施例的力学性能测试结果
从表2可以看出，本发明的无缝钢管材料具有良好的力学性能，特别是材料在400℃和450℃下仍然有良好的高温力学性能。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种13Cr1Mo1V耐热无缝钢管，其特征在于：所述钢管化学成分质量百分比为：C 0.11％～0.15％、Si 0.17～0.35％、Mn 0.45～0.60％、P≤0.020％、S≤0.010％、Cr 1.15～1.35％、Mo 0.95～1.10％、V 0.20～0.25％，其余为Fe，质量分数共计100％。
2.一种制备如权利要求1所述13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于无缝制备步骤包括：管坯加热、穿孔、热连轧、定径、矫直、涡流探伤、热处理、超声波探伤。
3.如权利要求2所述的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于：所述管坯加热在直径为38m的环形炉中分段加热，预热段温度控制在800℃-1150℃，加热段温度控制在1210℃-1290℃，均热段温度控制在1240℃-1290℃。
4.如权利要求2所述的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于：所述穿孔工艺，穿孔温度控制在1200℃-1240℃。
5.如权利要求2所述的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于：所述热连轧工艺，采用5机架Φ460mmPQF连轧机，实现钢管的精轧。
6.如权利要求2所述的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于：所述定径工艺，采用12机架三辊定径机将荒管轧制成成品钢管，定径后温度≥880℃。
7.如权利要求2所述的13Cr1Mo1V耐热无缝钢管的无缝制备方法，其特征在于：所述热处理在具有惰性气体保护气氛的辊底式光亮热处理炉中，正火温度为980±10℃，保温70min，然后空冷；回火温度为750±10℃，保温11h，然后随炉冷至500℃，然后空冷。
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