CN107557616B - 一种镍基耐蚀合金管材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材及其制造方法，该管材成分重量百分比为：C 0.03～0.04％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr 20.0～23.0％，Ni≥58.0％，Mo：8.5～9.5％，Nb：3.3～3.8％，Al：0.35～0.60％，Ti：0.35～0.60％，Mg：0.002～0.005％，Fe：3.0～5.0％，Al+Ti：0.90～1.0％，余量为不可避免的杂质。本发明管材组织均匀，晶粒度3‑5级，室温抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥40％；750℃的高温强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥90％；压扁至内壁间距为壁厚的2倍，压扁后试样上不得有裂纹；管材逐根进行20MPa水压试验不得出现漏水或冒汗现象；管材逐根进行液体渗透检验，表面不允许出现渗透缺陷，750℃外推10⁵小时持久强度≥75.3MPa，满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求。

Description

一种镍基耐蚀合金管材及其制造方法

技术领域

本发明属于镍基耐蚀合金无缝管材加工技术领域，具体涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材及其制造方法。

背景技术

核电是先进的清洁能源，是国家能源战略重要的组成部分，是实现国家节能减排目标的最重要举措之一。模块式高温气冷堆核电站具有安全性高、***简单、发电效率高、用途广泛、具有经济竞争性等特点，是未来能源市场需要的***先进核反应堆堆型之一。高温气冷堆核电站中的蒸汽发生器的入口氦气温度高达750℃，使蒸汽发生器入口腔室以及换热组件中零部件的长时工作温度也达到750℃，部件的制造对材料的室温性能、750℃瞬时性能、750℃持久性能、组织稳定性、腐蚀性能等提出了苛刻的要求，普通的奥氏体不锈钢及镍基合金已不能满足该使用要求。

UNS N06625镍基耐蚀合金是高温气冷堆蒸汽发生器制造的主要候选材料之一，它是一种Mo含量较高的Ni-Cr-Mo固溶强化型镍基耐蚀合金，不仅含有较高的Cr、Ni元素，而且有较高的Mo和Nb元素，使得UNS N06625合金化程度较高，若采用常规的无缝管材加工方法，从管材的冶炼、热加工、冷加工和热处理的工艺角度考虑，具有相当大的难度，特别是要制造出满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求的UNS N06625合金管材难度更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材及其制造方法，该合金管材的室温抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥40％；750℃的高温强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥90％；750℃外推10⁵小时持久强度≥75.3MPa，适用于制造高温气冷堆蒸汽发生器。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材，其化学成分重量百分比为：C：0.03～0.04％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：20.0～23.0％，Ni≥58.0％，Mo：8.5～9.5％，Nb：3.3～3.8％，Al：0.35～0.60％，Ti：0.35～0.60％，Mg：0.002～0.005％，Fe：3.0～5.0％，且上述元素还需要同时满足如下关系式：Al+Ti：0.90～1.0％，余量为不可避免的杂质。

优选的，所述高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的化学成分中还含有：0＜Si≤0.3％，0＜Mn≤0.50％，0＜Cu≤0.20％，0＜Co≤0.08％中的至少一种。

进一步，所述镍基耐蚀合金管材的显微组织为等轴晶，晶粒度3-5级。

再，所述镍基耐蚀合金管材的室温抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥40％；750℃的高温强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥90％；750℃外推10⁵小时持久强度≥75.3MPa。

在本发明管材的成分设计中：

C：C元素是强烈形成、稳定并扩大奥氏体的重要合金元素。一方面，C元素易与合金中的Cr形成Cr的碳化物容易导致合金产生晶间腐蚀问题，而高温气冷堆中的管材不允许产生晶间腐蚀缺陷，因此合金中的C含量不易过高。另一方面，C元素又是间隙型固溶强化的重要合金元素，高温气冷堆中的管材对合金的750℃高温强度和持久强度有特殊要求，因此C含量也不能过低。因此，本发明控制C含量为0.03～0.04％。

Mo：Mo元素可提高合金的固溶强度，但Mo元素也是易偏析元素，同时也可促进金属间有害相的析出，导致合金塑性降低，不易添加过高。本发明控制Mo含量为8.5～9.5％。

Nb：Nb是镍基合金中重要的固溶强化元素，但Nb元素也是易偏析元素，过多的Nb易形成熔点较低的Laves相，降低合金的热加工性能，Nb含量过低则强化效果不理想。因此，本发明控制Nb含量为3.3～3.8％。

Al、Ti：Al和Ti主要影响合金位错并与Ni形成Ni₃(Al、Ti)强化相来提高合金强度。本发明通过控制Al和Ti的加入总量，促进合金形成Ni₃(Al、Ti)强化相，并对位错起到钉扎作用，控制合金晶粒尺寸的长大，提高合金在750℃高温瞬时强度和750℃高温持久强度。另一方面，Al和Ti化学活动性大，Al和Ti的加入量过高，焊接过程中Al、Ti易和C、N、O和S形成脆性的化合物，导致焊接中产生焊接裂纹，降低材料焊接性能，同时Al和Ti熔炼中易于烧损。为提高合金综合性能，本发明控制Al：0.35～0.60％，Ti：0.35～0.60％，且Al+Ti总量在0.90～1.0％范围内。

Mg：添加适量的Mg合金，主要作用是净化晶界，增强合金高温下长时的抗蠕变性能，但Mg过量会产生Mg脆性夹杂影响合金塑性。因此，本发明控制Mg含量为0.002～0.005％。

Co：Co元素在核电场中的辐照环境下，会受到活化而有放射性，会沉淀在管路、阀门等核电***中，使得管路和阀门也具有辐射性，将会影响核电站的正常运行，本发明控制Co≤0.08％。

Cr：Cr元素可提高合金在高温环境中的抗氧化能力，产生钝化效果，同时较高的Cr可提高合金全面腐蚀和耐局部腐蚀性能。但随着Cr含量的增加，会使合金的组织稳定性降低，组织中易形成脆性的金属间相，降低合金的加工和使用性能。因此，本发明控制Cr含量为20.0～23.0％。

Si：Si元素是强烈形成脆性金属间σ相的元素，会降低合金的热加工和冷加工性能。因此，本发明控制Si含量≤0.3％。

Mn：Mn元素具有扩大合金奥氏体组织的作用，可替代部分镍，提升组织稳定性，降低合金的成本，但Mn含量过高易形成MnS等低熔点有害物，降低材料热加工性能。因此，本发明控制Mn含量≤0.5％。

Cu：本发明合金中Cu元素作为不可避免的杂质元素控制，具体控制Cu含量≤0.20％。

Fe：本发明合金中增加Fe含量主要是为了降低合金成本，具体控制Fe含量为3.0～5.0％。

本发明所提供的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，包括如下步骤：

1)冶炼、锻造

按照上述化学成分的配比冶炼、铸造成铸锭，再锻造成中间圆管坯，锻造过程中的变形量为20～50％；

2)中间圆管坯热挤压成毛管

将步骤1)获得的中间圆管坯先预热至1000～1050℃并保温，再加热至1200～1230℃并保温；然后热挤压成毛管，水冷至室温，其中热挤压过程中中间圆管坯的温度为1180～1200℃，挤压比为2～20，挤压速度为100～200mm/s；最后将毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；

3)冷加工

将步骤2)获得的毛管进行冷轧或扩拔，冷轧道次的变形量为30～60％或扩拔道次变形量10～20％；若冷轧或扩拔道次在两次以上，则相邻冷轧或扩拔道次间进行固溶处理、氧化皮去除，固溶处理温度为1100～1200℃；若冷轧或扩拔道次为一次，则直接进行后续加工；

4)成品管材固溶处理，固溶处理温度为1100～1200℃；

5)成品管材表面处理。

优选的，步骤1)中，所述锻造成中间圆管坯的过程如下：将冶炼好的铸锭进行加热，再采用快锻压机对铸锭进行变形量为20～50％的锻造变形，锻造至中间规格，然后再加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光为所述中间圆管坯。

优选的，步骤1)中，获得的中间圆管坯的表面光洁度Ra≤1.6μm。

优选的，步骤2)中，预热后的中间圆管坯的保温时间为每毫米厚度的坯料保温0.5～1.5分钟。

优选的，步骤2)中，加热后的中间圆管坯的保温时间为每厘米厚度的坯料保温1～3分钟。

优选的，步骤2)中，热挤压时，在加热的中间圆管坯内、外表面均匀涂上润滑剂，并在模具挤压筒内壁涂上润滑剂，将涂好润滑剂的中间圆管坯放入挤压筒内热挤压成毛管。

更优选的，所述润滑剂为玻璃润滑剂。

优选的，步骤2)、步骤3)中，去除氧化皮时，将管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间40～50min，然后进行高压水冲洗，并对材管表面的折叠、裂纹和凹坑进行修磨。所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5～8％，硝酸的重量百分比浓度为10～15％。

优选的，步骤5)中，所述成品管材表面处理包括如下步骤：将管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间40～50min，然后进行高压水冲洗，并对材管表面的折叠、裂纹和凹坑进行修磨。所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5～8％，硝酸的重量百分比浓度为10～15％。

本发明在步骤1)中，管坯的锻造变形量控制在20～50％之间，可保证铸锭粗大组织的完全破碎，提高管坯的组织致密度和组织均匀，提高了材料塑性。

本发明的步骤2)采用将中间圆管坯先预热至1000～1050℃再保温、然后再采用感应加热至1200～1230℃并保温的阶梯式加热方式，可保证管坯从外表面至内表面温度的均匀，同时低温预热和高温加热方式可减少管坯表面的氧化皮的产生，提高挤压管的表面质量。

本发明在步骤2)管材挤压过程中控制挤压比为2～20，确保管坯组织在挤压过程中完全弥散和均匀；控制挤压速度为100～200mm/s，可保证挤压过程中管坯温度的稳定。

本发明所提供的合金室温强度高、材料加工硬化率倾向严重，冷变形能力有限，需要多道次冷加工成形。为实现产品的冷加工成形、组织和尺寸的优良，同时减少对设备的损害，本发明需要控制管材冷轧道次的变形量为30～60％或者扩拔道次的变形量为10～20％。

在步骤4)中管材成品的固溶处理温度为1100～1200℃，可以实现组织的均匀，满足高温气冷堆核电对组织性能的高要求。

本发明通过成分优化、控制锻造过程中变形量、热挤压过程中挤压比和挤压速度、冷轧加工中变形量及配套的热处理工艺及对成品的热处理，逐步控制管材组织的均匀，确保满足管材组织均匀、高性能的要求。本发明制造的管材显微组织为等轴晶，晶粒度3-5级，室温抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥40％；750℃的高温强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥90％；750℃外推10⁵小时持久强度≥75.3MPa；压扁至内壁间距为壁厚的2倍，压扁后试样上没有裂纹；管材逐根进行20MPa水压试验不出现漏水或冒汗现象；管材逐根进行液体渗透检验，表面不出现渗透缺陷，具有优异的综合性能，满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求。

本发明的有益效果：

1.本发明在化学成分方面，优化了C、Mo、Nb等元素含量，提高了Al、Ti含量并严格控制Al+Ti含量在0.90～1.0％范围内，同时添加Mg元素，大大提高了管材组织的均匀性，达到高温气冷堆对材料的高综合性能的要求。

2.本发明先经过冶炼钢锭，再对钢锭进行开坯并控制锻造变形量为20～50％，确保了钢锭粗大组织的完全破碎，生产出具有组织均匀的圆管坯，增大了材料塑性，同时节约了能源消秏；然后采用热挤压工艺生产出毛管；再通过冷轧或冷拔工艺以及相配套的热处理工艺，控制管材的组织均匀性，从而得到具有优异的综合性能的管材，特别适合于核电蒸汽发生器的制造要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

规格为

的大口径管材的制备。

1)铸锭锻造成中间圆管坯

熔炼出化学成分(重量百分比)如下的合金铸锭：

C：0.03％，P：0.010％，S：0.002％，Si：0.2％，Mn：0.20％，Cr：20.0％，Ni：61.9％，Cu：0.020％，Mo：8.5％，Nb：3.3％，Al：0.47％，Ti：0.48％，Al+Ti：0.95％，Fe：5.0％，Co：0.01％，Mg：0.002％，其余为不可避免的杂质。

将铸锭进行加热，采用快锻压机进行变形量为47％的锻造变形，锻造至中间八角规格，然后热送至加热炉进行加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。

2)中间圆管坯热挤压成毛管

采用热挤压机对步骤1)获得的中间圆管坯按照下述步骤的热挤压工艺进行毛管热挤压，热挤压的毛管尺寸为

然后在氢氟酸+硝酸酸的混合溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5％，硝酸的重量百分比浓度为10％，浸泡50min。

热挤压成毛管的步骤如下：

a)获得的中间圆管坯先预热至1000℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温1.5分钟；

b)将预热的中间圆管坯加热至1180℃并保温，保温时间为每厘米厚度的坯料保温3分钟；

c)在加热的中间圆管坯内、外表面均匀涂上玻璃润滑剂，并在模具挤压筒内壁涂上玻璃润滑剂，将涂好润滑剂的中间圆管坯放入挤压筒内热挤压成毛管；热挤压过程中的中间圆管坯的温度在1180℃，且热挤压过程中控制挤压比为3，挤压速度为100mm/s；

d)将热挤压出的毛管采用水进行快速冷却至室温；

e)将固溶处理后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；去除氧化皮时，将毛管置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5％，硝酸的重量百分比浓度为10％，浸泡50min。

3)成品管材的加工

a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行3道次扩拔，制成

的毛管，每道次扩拔变形量为20％。对每道次扩拔后的管材进行固溶处理，并采用水冷，然后将固溶处理后的管材置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，然后进行高压水冲洗，并对管材表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5％，硝酸的重量百分比浓度为10％，浸泡时间40min。

b)对固溶处理好的

管材，再冷轧一道为成品规格：

然后对冷轧至成品的

的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1100℃，采用水冷，然后将固溶处理后的管材置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，然后进行高压水冲洗，并对管材表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5％，硝酸的重量百分比浓度为10％，浸泡时间40min。

4)成品检验

成品管材晶粒度为4.5级，室温抗拉强度：780MPa，室温屈服强度：370MPa，室温延伸率：65％；750℃的高温强度：530MPa，屈服强度：240MPa，延伸率：101％；750℃外推10⁵小时持久强度81.3MPa，持久性能显著；采用GB/T15260B法无晶间腐蚀缺陷；压扁至内壁间距为壁厚的2倍，压扁试验后无裂纹；管材逐根进行20MPa水压试验合格率100％；管材逐根进行液体渗透检验，合格率100％，满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求。

实施例2

规格为

的大口径管材的制备。

1)铸锭锻造成中间圆管坯

熔炼出化学成分(重量百分比)如下的合金铸锭：

C：0.04％，P：0.005％，S：0.010％，Si：0.01％，Mn：0.50％，Cr：23.0％，Ni：60.43％，Cu：0.20％，Mo：9.5％，Nb：3.8％，Al：0.50％，Ti：0.50％，Al+Ti：1.0％，Fe：1.0％，Co：0.01％，Mg：0.005％，其余为不可避免的杂质。

将铸锭加热后，采用快锻压机进行变形量为47％的锻造变形，锻造至中间八角规格，然后热送至加热炉加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。

2)中间圆管坯热挤压成毛管

采用热挤压机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热挤压工艺进行毛管热挤压，热挤压的毛管尺寸为

然后在氢氟酸+硝酸酸的混合溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为8％，硝酸的重量百分比浓度为15％，浸泡50min。

热挤压成毛管的步骤如下：

a)获得的中间圆管坯先预热至1050℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温1.0分钟；

b)将预热的中间圆管坯加热至1200℃并保温，保温时间为每厘米厚度的坯料保温1分钟；

c)在加热的中间圆管坯内、外表面均匀涂上玻璃润滑剂，并在模具挤压筒内壁涂上玻璃润滑剂，将涂好润滑剂的中间圆管坯放入挤压筒内热挤压成毛管；热挤压过程中的中间圆管坯的温度在1200℃，且热挤压过程中控制挤压比为3，挤压速度为200mm/s；

d)将热挤压出的毛管采用水进行快速冷却至室温；

e)将固溶处理后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；去除氧化皮时，将毛管置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为8％，硝酸的重量百分比浓度为15％，浸泡50min。

3)成品管材的加工

a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行1道次冷轧，即从

道次变形量为44％，然后对冷轧至成品的

的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1200℃，采用水冷，然后将固溶处理后的管材置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，然后进行高压水冲洗，并对管材表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为8％，硝酸的重量百分比浓度为15％，浸泡时间50min。

4)成品检验

成品管材晶粒度为3级，室温抗拉强度：750MPa，室温屈服强度：350MPa，室温延伸率：69％；750℃的高温强度：510MPa，屈服强度：230MPa，延伸率：110％；750℃外推10⁵小时持久强度79MPa，持久性能显著；采用GB/T15260B法无晶间腐蚀缺陷；压扁至内壁间距为壁厚的2倍，压扁试验后无裂纹；管材逐根进行20MPa水压试验合格率100％；管材逐根进行液体渗透检验，合格率100％。满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求。

实施例3

规格为

的小口径管材的制备。

1)铸锭锻造成中间圆管坯

熔炼出化学成分(重量百分比)如下的合金铸锭：

C：0.035％，P：0.008％，S：0.008％，Si：0.3％，Mn：0.30％，Cr：21.5％，Ni：61.33％，Cu：0.10％，Mo：9.0％，Nb：3.5％，Al：0.45％，Ti：0.45％，Al+Ti：0.9％，Fe：3.0％，Co：0.01％，Mg：0.003％，其余为不可避免的杂质。

将铸锭加热后，采用快锻压机进行变形量为50％的锻造变形，锻造至中间八角规格，然后热送至加热炉加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。

2)中间圆管坯热挤压成毛管

采用热挤压机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热挤压工艺进行毛管热挤压，热挤压的毛管尺寸为

然后在氢氟酸+硝酸酸的混合溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为7％，硝酸的重量百分比浓度为13％，浸泡50min。

热挤压成毛管的步骤如下：

a)获得的中间圆管坯先预热至1050℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温1.0分钟；

b)将预热的中间圆管坯加热至1190℃并保温，保温时间为每厘米厚度的坯料保温1分钟；

c)在加热的中间圆管坯内、外表面均匀涂上玻璃润滑剂，并在模具挤压筒内壁涂上玻璃润滑剂，将涂好润滑剂的中间圆管坯放入挤压筒内热挤压成毛管；热挤压过程中的中间圆管坯的温度在1190℃范围内，且热挤压过程中控制挤压比为10.5，挤压速度为150mm/s；

d)将热挤压出的毛管采用水进行快速冷却；

e)将固溶处理后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；去除氧化皮时，将毛管置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮和玻璃粉的混合物，并对毛管表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为7％，硝酸的重量百分比浓度为13％，浸泡45min。

3)成品管材的加工

a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行3道次冷轧至

道次冷轧变形量分别为30％、40％、60％。对每道次冷轧后的管材进行固溶处理，固溶温度为1120，并采用水冷，然后将固溶处理后的管材置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，然后进行高压水冲洗，并对管材表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为7％，硝酸的重量百分比浓度为13％，浸泡时间45min。

成品固溶处理温度为1180℃，采用水冷，然后将固溶处理后的管材置于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，然后进行高压水冲洗，并对管材表面的折叠、裂纹和凹坑进行人工修磨。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为7％，硝酸的重量百分比浓度为13％，浸泡时间450min。

4)成品检验

成品管材晶粒度为5级，室温抗拉强度：780MPa，室温屈服强度：380MPa，室温延伸率：64％；750℃的高温强度：530MPa，屈服强度：250MPa，延伸率：100％；750℃外推10⁵小时持久强度82MPa，持久性能显著；采用GB/T15260B法无晶间腐蚀缺陷；压扁至内壁间距为壁厚的2倍，压扁试验后无裂纹；管材逐根进行20MPa水压试验合格率100％；管材逐根进行液体渗透检验，合格率100％。满足高温气冷堆蒸汽发生器的制造要求。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材，其化学成分重量百分比为：C：0.03～0.04％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：20.0～23.0％，Ni≥58.0％，Mo：8.5～9.5％，Nb：3.3～3.8％，Al：0.35～0.60％，Ti：0.35～0.48％，Mg：0.002～0.005％，Fe：3.0～5.0％，余量为不可避免的杂质，且上述元素需要同时满足：

Al+Ti：0.90～1.0％；

0＜Si≤0.3％，0＜Mn≤0.50％，0＜Cu≤0.20％，0＜Co≤0.08％中的至少一种；

所述镍基耐蚀合金管材的显微组织为等轴晶，晶粒度3-5级；所述镍基耐蚀合金管材的室温抗拉强度≥700MPa，屈服强度≥300MPa，延伸率≥40％；750℃的高温强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥90％；

750℃外推10⁵小时持久强度≥75.3MPa。

2.如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，包括如下步骤：

1)冶炼、锻造

按照权利要求1所述化学成分的配比冶炼、铸造成铸锭，再锻造成中间圆管坯，锻造过程中的变形量为20～50％；

2)中间圆管坯热挤压成毛管

将步骤1)获得的中间圆管坯先预热至1000～1050℃并保温，再加热至1200～1230℃并保温；然后热挤压成毛管，水冷至室温，其中热挤压过程中中间圆管坯的温度为1180～1200℃，挤压比为2～20，挤压速度为100～200mm/s；最后将毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；

3)冷加工

将步骤2)获得的毛管进行冷轧或扩拔，冷轧道次的变形量为30～60％或扩拔道次变形量10～20％；若冷轧或扩拔道次在两次以上，则相邻冷轧或扩拔道次间进行固溶处理、氧化皮去除，固溶处理温度为1100～1200℃；若冷轧或扩拔道次为一次，则直接进行后续加工；

4)成品管材固溶处理，固溶处理温度为1100～1200℃；

5)成品管材表面处理。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤1)中，所述锻造成中间圆管坯的过程如下：将冶炼好的铸锭进行加热，再采用快锻压机对铸锭进行变形量为20～50％的锻造变形，锻造至中间规格，然后再加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光为所述中间圆管坯。

4.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤1)中，获得的中间圆管坯的表面光洁度Ra≤1.6μm。

5.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤2)中，预热后的中间圆管坯的保温时间为每毫米厚度的坯料保温0.5～1.5分钟。

6.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤2)中，加热后的中间圆管坯的保温时间为每厘米厚度的坯料保温1～3分钟。

7.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤2)中，热挤压时，在加热的中间圆管坯内、外表面均匀涂上润滑剂，并在模具挤压筒内壁涂上润滑剂，将涂好润滑剂的中间圆管坯放入挤压筒内热挤压成毛管。

8.根据权利要求7所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，所述润滑剂为玻璃润滑剂。

9.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤2)、步骤4)中，氧化皮去除时，将管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间40～50min，然后进行高压水冲洗，并对材管表面的折叠、裂纹和凹坑进行修磨；所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5～8％，硝酸的重量百分比浓度为10～15％。

10.根据权利要求2所述的高温气冷堆蒸汽发生器用镍基耐蚀合金管材的制造方法，其特征在于，步骤5)中，所述成品管材表面处理包括如下步骤：将管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间40～50min，然后进行高压水冲洗，并对材管表面的折叠、裂纹和凹坑进行修磨；所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为5～8％，硝酸的重量百分比浓度为10～15％。