CN106283084B - 一种复合管用耐蚀合金uns n08825冷轧钢带制造方法 - Google Patents
一种复合管用耐蚀合金uns n08825冷轧钢带制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，主要对原料退火、原料酸洗、成品酸洗中的参数进行了改进。原料退火采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；退火工艺为温度950～1150℃、速度5.0～10米/分钟；原料酸洗和成品酸洗中，采用连续酸洗机组，包含原料预酸洗(H2SO4酸洗)+原料混酸洗(HNO3+HF酸洗工艺)组合工艺，以及抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤。本发明得到的产品具有优异的力学性能、抗腐蚀性能及优良的表面质量，能满足油气集输管线复合管的制造要求，对促进该技术的推广应用乃至提高能源安全性有着十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及耐蚀合金制造领域，具体涉及耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造技术。
背景技术
耐蚀合金是以镍为基体，通过添加Cr、W、Mo、Al、Ti、Cu等合金化元素使其具有耐高温、耐高压、抗腐蚀、抗辐射等特殊性能的特种金属材料。按使用用途分类，可分为耐热合金及耐腐蚀合金。耐蚀合金品种多样，性能优异，用途广泛。如耐热系列的耐蚀合金，利用其镍-铬体系耐高温燃气腐蚀特点，同时具有较高的高温、持久蠕变性能及高温渗碳等性能，广泛应用于加热炉、退火炉炉体、隔板、辐射管等。又如耐腐蚀系列的耐蚀合金，利用材料优良的耐酸碱盐特性，广泛应用于石油天然气、化工、海洋及环保等领域。
本发明所涉及UNS N08825，即属于耐腐蚀系列的耐蚀合金之一。由于具有优异的抗氧化性和减少酸应力腐蚀开裂、点蚀和晶间腐蚀的性能，UNS N08825热轧中厚板产品在化学和石化加工、石油和天然气开采中已经广泛应用；UNS N08825冷轧钢带产品也越来越多应用于石油天然气集输管线制造。
所述的集输管线，即用于连接油、气井与油、气综合处理装置之间的输送管线。由于集输管线输送的介质是未经脱盐、脱水、脱硫等处理的原油和天然气，因而要求管线材料具有良好的抗H2S/CO2腐蚀性能和力学性能。
集输管线原有技术是采用碳钢管线钢或抗硫管加缓释剂方式进行输送，但随着开采深度不断增加，油气温度压力以及腐蚀介质越来越恶劣，原有的集输管线技术存在很大安全隐患，因而国外企业已研发新的集输管线复合管技术，即外层基管采用管线钢或抗硫管线钢，内衬采用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带，通过冶金或机械复合的方式进行复合，并已经成熟应用。
而实现复合管技术的关键首先是制造出优质的内衬材料耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带。所述UNS N08825冷轧钢带，典型规格为：厚度2.0～3.5mm，宽度≥600～1500mm；要求具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，能适合各种管径的复合管的制造与使用。目前，国外以日本冶金、VDM、SMC、HAYNES等为代表的企业均已经具备批量、稳定制造耐蚀合金UNSN08825冷轧钢带能力，满足了油气集输管线复合管的制造需求。
近年来随着我国油气开采的深入，集输管线的需求越来越多，为提高油气集输的安全性，国内开始引进国外普遍采用的复合管技术。但是，对于复合管技术的关键材料耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带，综观国内企业，至本技术方案提出，还未见相关的研发、制造方面的信息，更无相应产品推出，只能依赖进口。
而国外企业在耐蚀合金UNS N08825冷轧宽钢带产品的开发和产业化进程中已经具有相当丰富的经验，其发展趋势已从可制造性到提高产品的成材率上。但是在具体制造技术方面国外企业均进行了严格的保密，不作相关报道，以保护企业利益。由此也形成了国外企业对集输管线复合管技术的关键材料耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带产品的垄断，大幅度推高了我国制造成本，对我国集输管线复合管技术的推广应用形成制约。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于，提供适用于集输管线复合管的关键材料耐蚀合金UNS N08825的制造方法。
本发明的技术方案是，一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，包括原料退火-原料酸洗-预压轧制-修磨-成品轧制-成品退火-成品酸洗，
a、所述原料退火工序中，采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述退火工艺为：温度950～1150℃、速度5.0～10米/分钟；
b、所述原料酸洗工序中，采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述原料酸洗包含原料预酸洗+原料混酸洗组合工艺，以及抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；
所述原料预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度250-350g/l；温度70-100℃；所述原料混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/l；HF浓度20-40g/l；温度55-70℃；所述抛丸工艺：丸流量1000～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s；
c、所述成品酸洗工序中，采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述成品酸洗包含成品预酸洗+成品混酸洗组合工艺，以及抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；
所述成品预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度250-350g/l；温度60-90℃；电流密度500-800A/m2；所述成品混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-150g/l；HF浓度20-35g/l；温度60-70℃；所述抛丸工艺：丸流量400～600kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度60～78m/s。
原料酸洗：原料酸洗目的是清除热轧钢卷表面氧化铁皮，还需确保材料无过酸洗缺陷产生并降低抗腐蚀性能。通过选择适合的抛丸、H2SO4、HNO3、HF等工艺参数才能达到效果。如相应参数选择偏小，将不能完全清除氧化铁皮，相反，存在过酸洗缺陷的隐患。
成品酸洗：不同于原料酸洗，成品酸洗除了清除冷轧钢带表面氧化铁皮，确保材料无过酸洗缺陷产生并降低抗腐蚀性能，还需要保证获得适合的表面粗糙度和均匀度，以促进材料抗腐蚀性能改善。因冷轧钢带表面氧化铁皮比热轧钢卷更致密，因此需要对抛丸、H2SO4及电解、HNO3、HF等工艺参数进一步优化才能达到效果。
根据本发明的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，优选的是，所述原料酸洗工序中的酸洗速度为10～15.0米/分钟。
优选的是，所述预压轧制采用10～20％小变形量预压轧制。
根据本发明的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，优选的是，所述修磨工艺为：砂带的选型80～120目；磨削功率25～40％；磨削速度5～15米/分钟。
根据本发明的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，优选的是，所述成品轧制的变形率30～70％。
成品轧制：成品轧制的变形率反映了材料变形程度大小。适合的变形率，在保证轧制稳定的状态下，能获得较优轧制后形变组织和力学性能，为最终成品退火后获得最优的力学性能奠定基础，也能促进抗腐蚀性能的提高。因此优选成品轧制变形率30～70％。
根据本发明的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，优选的是，所述成品退火工艺为：温度950～1150℃；速度6.0～15米/分钟。此处的速度指退火速度，即钢带在退火炉内的走速。
成品退火：轧制后的钢带经成品退火可获得所需的力学性能，包括抗拉强度、屈服强度和延伸率，同时获得适合的组织状态，从而满足制管所需的性能要求。退火后材料组织的均匀性、碳化物的析出形态和程度、晶粒度的适宜性，均对材料的抗腐蚀性能带来影响，如增加或降低晶间腐蚀的敏感性；同时对材料力学性能尤其是屈服强度有明显影响。因此关键需要确定适合的退火温度，并辅以适当的退火速度。因此确定退火工艺：温度950～1150℃、速度6.0～15米/分钟。
根据本发明的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，优选的是，所述成品酸洗工序中的酸洗速度为8.0～12.0米/分钟。
本方案提出一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质的UNS N08825冷轧钢带产品。该产品具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，及优良的表面质量和尺寸精度，能满足油气集输管线复合管的制造技术要求；通过国产化应用，对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国集输管线复合管技术的推广应用乃至提高能源安全性有着十分重要的意义。
目前还未见本方案提出的耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法的相关介绍，本发明人经过反复研发、技术攻关，终于做出了本发明。完成本发明各要素内容存在以下技术难点：
1、需根据耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带的质量要求和实际装备条件，建立适合的冷轧制造流程，为实践生产提供准确指导。
2、需摸索出关键工序的工艺参数和控制要领，并考虑各相关工序间的关联性，制订出优化的制造工艺，包括退火、酸洗、修磨、轧制。通过综合实施，才获得合格尺寸、外形、表面质量和优良性能的冷轧钢带，确保制造实现。
综上信息，本发明提出一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，制造出优质的UNS N08825冷轧钢带产品，能满足油气集输管线复合管的制造技术要求；通过国产化应用，对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国集输管线复合管技术的推广应用乃至提高能源安全性)。
本发明的有益效果是：
1、利用本发明制造出的厚度2.0～3.5mm、宽度≥600～1300mm的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带，具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，及优良的外形表面质量和尺寸精度。能满足油气集输管线复合管的制造技术要求，实现国产化。
2、本发明经宝钢特钢实施后，已经实现，厚度2.0mm～3.5mm，宽度600～1250mm的多种规格UNS N08825冷轧钢带产品的制造。所制造产品已经替代进口材料成功应用于中石化塔河项目。对于打破国外企业垄断，降低我国制造成本取得积极显著效果。
3、本发明对于有效促进我国集输管线复合管技术的推广实现，乃至提高能源安全性具有很强的现实意义和广阔的应用前景。对于国内企业在相关品种耐蚀合金冷轧钢带研发、制造方面具有积极示范意义。
4、本发明所提供的制造方法简易、便于实施和控制，且具备良好可操作性。
具体实施方式
本发明所涉及制造的耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带，厚度2.0～3.5mm、宽度≥600～1300mm。涵盖退火、酸洗、轧制、修磨等生产工序。建立了适合的冷轧制造流程。
1、原料退火：
1.1、采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，生产效率高，操作简便。机组配备板形矫直机构，可有效改善热轧原料的板形缺陷。
1.2、退火工艺：温度950～1150℃、速度5.0～10米/分钟；可有效改善热轧原料的组织均匀性。
2、原料酸洗：
2.1、采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，质量稳定性和生产效率高，操作简便。
2.2、采用了独有的预酸洗+混酸洗组合工艺，并包含了抛丸、清洗、刷洗、烘干等步骤，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。
2.3、抛丸工艺：丸流量1000～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s。
2.4、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度250-350g/l；温度70-100℃。
2.5、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/l；HF浓度20-40g/l；温度55-70℃。
2.6、酸洗速度：10～15.0米/分钟。
3、预压轧制：采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，进行1～2道次小变形量轧制，进一步改善原料板形。
4、修磨：
4.1、采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组共6个机架磨头可同时对热轧带坯两面进行修磨，可有效清除原料表面缺陷。
4.2、修磨工艺：砂带的选型80～120目；磨削功率25～40％；磨削速度5～15米/分钟。
5、成品轧制：
5.1采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，轧制所需厚度规格及一定强度的产品。(在冷轧过程中可进行多次中间热处理)
5.2成品轧制变形率30～70％。
6、成品退火：
6.1、采用无保护气氛的连续退火机炉，可获得适合力学性能及良好板形的冷轧钢带。
6.2、退火工艺：温度950～1150℃、速度6.0～15米/分钟。
7、成品酸洗：
7.1、采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，质量稳定性和生产效率高，操作简便。
7.2、采用了独有的预酸洗+混酸洗组合工艺，并包含了抛丸、清洗、刷洗、烘干等步骤，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。
7.3、抛丸工艺：丸流量400～600kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度60～78m/s。
7.4、预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度250-350g/l；温度60-90℃。电流密度500-800A/m2。
7.5、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-150g/l；HF浓度20-35g/l；温度60-70℃。
7.6、酸洗速度：8.0～12.0米/分钟。
实施例1
一个规格为2.0*1150mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1120℃、速度10米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1抛丸工艺：丸流量1150kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度75m/s。
2.2预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度310g/l；温度85℃。
2.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度120g/l；HF浓度30g/l；温度65℃。
2.4、酸洗速度：12米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1砂带的选型：第1、2组80目；第3组100目。
4.2磨削功率：第1组40％；第2组35％；第3组30％。
4.3磨削速度：10米/分钟。
5、成品轧制：轧制厚度2.0mm。
6、成品退火：温度1080℃、速度15米/分钟。
7、成品酸洗：
7.1抛丸工艺：丸流量400kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度75m/s。
7.2预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度310g/l；温度80℃。电流密度600A/m2。
7.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度130g/l；HF浓度35g/l；温度60℃。
7.4、酸洗速度：10米/分钟。
8、性能
8.1力学性能：抗拉强度630MPa、屈服强度290MPa、延伸率48
8.2抗腐蚀性能：晶间腐蚀速率0.01
实施例2
一个规格为2.5*635mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1100℃、速度9米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1抛丸工艺：丸流量1100kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度70m/s。
2.2预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度300g/l；温度75℃。
2.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度130g/l；HF浓度25g/l；温度55℃。
2.4、酸洗速度：10米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1砂带的选型：第1、2组60目；第3组80目。
4.2磨削功率：第1组30％；第2组30％；第3组25％。
4.3磨削速度：12米/分钟。
5、成品轧制：轧制厚度2.5mm。
6、成品退火：温度1050℃、速度12米/分钟。
7、成品酸洗：
7.1抛丸工艺：丸流量500kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度65m/s。
7.2预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度330g/l；温度90℃。电流密度650A/m2。
7.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度135g/l；HF浓度25g/l；温度65℃。
7.4、酸洗速度：12米/分钟。
8、性能
8.1力学性能：抗拉强度635MPa、屈服强度295MPa、延伸率50。
8.2抗腐蚀性能：晶间腐蚀速率0.015
实施例3
一个规格为3.0*1180mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1050℃、速度7米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1抛丸工艺：丸流量1050kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度78m/s。
2.2预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度330g/l；温度80℃。
2.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度140g/l；HF浓度35g/l；温度60℃。
2.4、酸洗速度：12米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1砂带的选型：第1、2、3组80目。
4.2磨削功率：第1、2组40％；第3组35％。
4.3磨削速度：10米/分钟。
5、成品轧制：轧制厚度3.0mm。
6、成品退火：温度1040℃、速度8米/分钟。
7、成品酸洗：
7.1抛丸工艺：丸流量550kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度70m/s。
7.2预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度300g/l；温度80℃。电流密度750A/m2。
7.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度130g/l；HF浓度35g/l；温度60℃。
7.4、酸洗速度：10米/分钟。
8、性能
8.1力学性能：抗拉强度640MPa、屈服强度288MPa、延伸率47。
8.2抗腐蚀性能：晶间腐蚀速率0.02
实施例4
一个规格为3.5*1000mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1040℃、速度8米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1抛丸工艺：丸流量1100kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度75m/s。
2.2预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度310g/l；温度85℃。
2.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度130g/l；HF浓度35g/l；温度65℃。
2.4、酸洗速度：12米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1砂带的选型：第1、2组80目；第3组120目。
4.2磨削功率：第1组40％；第2组35％；第3组30％。
4.3磨削速度：10米/分钟。
5、成品轧制：轧制厚度3.5mm。
6、成品退火：温度1040℃、速度7米/分钟。
7、成品酸洗：
7.1抛丸工艺：丸流量600kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度70m/s。
7.2预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度300g/l；温度80℃。电流密度700A/m2。
7.3混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度130g/l；HF浓度30g/l；温度65℃。
7.4、酸洗速度：8米/分钟。
8、性能
8.1力学性能：抗拉强度645MPa、屈服强度290MPa、延伸率49。
8.2抗腐蚀性能：晶间腐蚀速率0.01
本发明旨在设计一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质的UNS N08825冷轧钢带产品。经实现，该产品具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，及优良的表面质量和尺寸精度，对于满足油气集输管线复合管的制造技术要求推进国产化应用有积极显著效果；对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国集输管线复合管技术的推广乃至提高能源安全性具有很强的现实意义和广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，包括原料退火-原料酸洗-预压轧制-修磨-成品轧制-成品退火-成品酸洗，其特征在于：
a、所述原料退火工序中，采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述退火工艺为：温度950～1150℃、速度5.0～10米/分钟；
b、所述原料酸洗工序中，采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述原料酸洗包含原料预酸洗+原料混酸洗组合工艺，以及抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；
所述原料预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度250-350g/L ；温度70-100℃；所述原料混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/L ；HF浓度20-40g/L ；温度55-70℃；所述抛丸工艺：丸流量1000～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s；所述酸洗速度为10～15.0米/分钟；
c、所述成品酸洗工序中，采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm；所述成品酸洗包含成品预酸洗+成品混酸洗组合工艺，以及抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；
所述成品预酸洗采用H2SO4电解酸洗工艺：浓度250-350g/L ；温度60-90℃；电流密度500-800A/m2；所述成品混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-150g/L ；HF浓度20-35g/L ；温度60-70℃；所述抛丸工艺：丸流量400～600kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度60～78m/s。
2.根据权利要求1所述的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，其特征在于，所述预压轧制采用10～20％小变形量预压轧制。
3.根据权利要求1所述的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，其特征在于，所述修磨工艺为：砂带的选型80～120目；磨削功率25～40％；磨削速度5～15米/分钟。
4.根据权利要求1所述的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，其特征在于，所述成品轧制的变形率30～70％。
5.根据权利要求1所述的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，其特征在于，所述成品退火工艺为：温度950～1150℃；速度6.0～15米/分钟。
6.根据权利要求1所述的复合管用耐蚀合金UNS N08825冷轧钢带制造方法，其特征在于，所述成品酸洗工序中的酸洗速度为8.0～12.0米/分钟。
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