CN1542156A - 一种高硅、高铝铁素体不锈钢及其在制备耐热钢管中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铁素体不锈钢及其在耐热钢管轧制方面应用领域，其特征在于，含有如下组份(重量百分含量)：C≤0.06％；Cu≤0.30％；Si 0.5～2.0％;S≤0.030％；Mn≤0.6％；P≤0.030％；Cr 16.0～25.0％；Ti≤0.3％；Al 0.50～2.0％；Ni≤0.60％；N≤0.030％；余量为铁(Fe)。上述产品在制备耐热钢管时，可采用控温方式(100～1050℃)加工无缝钢管。
Description
所属技术领域
本发明属于铁素体不锈钢及其在轧制耐热钢管中的应用领域，特别涉及一种高硅、高铝铁素体不锈钢及其在制备耐热钢管中的应用领域。
背景技术
目前，国内在石油、化工，特别是各种炉窖工业中存在大量的氯离子、硫化物的介质条件下，在高温下使用管式换热器，一般用18-8型奥氏体不锈钢，这类钢的耐应力腐蚀很差，且高温抗氧化性能也不好，在高温下表面大面积脱落而无法使用。而使用Cr18型的铁素体不锈钢做换热器，虽然解决了在含氯离子和硫化氢介质环境下的使用，但它在高温下抗氧化性能较差，又因铁素体不锈钢大多数钢种很难加工成无缝钢管，因此，国内在石油、化工，特别是各种炉窖中的换热器管束，基本上都是选用18-8型奥氏体不锈钢管做换热器的管束。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有抗高温氧化、耐氯离子、硫和硫化氢应力腐蚀性能的高硅、高铝铁素体不锈钢及以其为原料在制备耐热钢管领域中的应用。
本发明的技术解决方案可依如下方式实现：
一种高硅、高铝铁素体不锈钢，其特点是，含有如下组份(重量百分含量)：
C≤0.06％； Cu≤0.30％；
Si 0.5～2.0％； S≤0.030％；
Mn≤0.6％； P≤0.030％；
Cr 16.0～25.0％； Ti≤0.3％；
Al 0.50～2.0％； Ni≤0.60％；
N≤0.030％：
余量为铁(Fe)。
确定钢号为：0Cr18SiAl
上述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其特点是，按下列步骤依次进行：
(A)将上述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将上述管坯经热轧穿孔，控温100～1050℃轧制成无缝钢管；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗；
采用上述高硅、高铝铁素体不锈钢可制成无缝钢管的壁厚≤8mm。
本发明所涉及的高硅、高铝铁素体不锈钢具有抗高温氧化、耐氯离子、硫和硫化氢应力腐蚀性能，采用此原料可制备耐热无缝钢管。
这种材料比18-8型奥氏体不锈钢管做换热器的管束使用寿命提高一倍半到两倍。采用上述工艺步骤又解决了在加工无缝钢管中所出现的难题。
本发明的优点具体体现在：
(1)0Cr18SiAl铁素体耐热不锈钢是经济型不锈钢，成本较低。
(2)Cr18SiAl铁素体耐热不锈钢在硫和硫化氢气氛中不但具有良好的耐腐蚀性能，而且还具有高温抗氧化的性能。
(3)0Cr18SiAl钢管具有优良的耐应力腐蚀性能。
(4)0Cr18SiAl钢管焊接性能优良。
(5)Cr18SiAl钢管可用于各种炉窖的换热管束，特别是高温段的换热器管束。也可用于炼油装置中，高温硫腐蚀的塔底换热器。在使用过程中1Cr18Ni9Ti钢大面积掉块，而0Cr18SiAl钢不存在此问题，寿命比1Cr18Ni9Ti钢提高1.5-2.0倍。
附图说明
图1为本发明0Cr18SiAl的晶粒度照片；
图2为本发明制备无缝钢管流程图。
具体实施方式
本发明是一种含有高硅高铝的铁素体不锈钢，并且用控温的方法加工成无缝钢管。在Cr18型的铁素体不锈钢中加入了高硅，高铝元素，提高钢的高温抗氧化性能，并且在氯离子，硫及硫化氢环境中具有很好的耐腐蚀性能。加入微量元素钛(铌)用来细化钢的晶粒，钢中由于有硅、铝两元素含量，给制管工艺带来极大的困难，为解决这一问题，采取了控温加工无缝钢管的方法。这种材料与18-8型奥氏体不锈钢管相比，具有极好的耐应力腐蚀裂纹性能，在高温下，不但具有优越的抗氧化性，而且在硫及硫化氢环境中具有更优越的耐腐蚀性能。为改善该钢的工艺性能，采用了控温加工无缝钢管的方法。
根据本发明所设计的化学成分范围进行配料炼钢，其具体化学成分如表1
六种产品组分构成(重量百分含量) 表1
| 炉号 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Al | N | Ti | Ni | Cu |
| 2VD120933 | 0.02 | 0.86 | 0.51 | 0.028 | 0.006 | 17.93 | 0.83 | 0.0148 | 0.02 | 0.20 | 0.12 |
| 2VD121362 | 0.025 | 0.88 | 0.42 | 0.028 | 0.007 | 17.47 | 0.83 | 0.0180 | 0.04 | 0.11 | 0.14 |
| 2VD120363 | 0.030 | 0.93 | 0.45 | 0.028 | 0.008 | 17.60 | 0.85 | 0.0154 | 0.10 | 0.15 | 0.16 |
| 1VD120350 | 0.021 | 1.25 | 0.38 | 0.021 | 0.005 | 18.18 | 1.54 | 0.0108 | 0.05 | 0.10 | 0.16 |
| 1VD120348 | 0.020 | 0.81 | 0.46 | 0.024 | 0.002 | 17.76 | 0.95 | 0.0193 | 0.04 | 0.13 | 0.15 |
| 1VD120349 | 0.030 | 0.81 | 0.40 | 0.023 | 0.005 | 18.01 | 1.06 | 0.0183 | 0.06 | 0.14 | 0.12 |
上述六种产品锻造(轧制)成管坯(钢棒)，再经热轧穿孔，控温(100～1050℃)加工成无缝钢管，经退火处理后取样，进行性能测试和现场抗氧化，耐腐蚀性能实验。结果如表2
室温机械性能 表2
| 炉号 | σs N/mm2 | σb N/mm2 | δ5(％) |
| 1VD120348 | 470 | 610 | 33 |
| 1VD120349 | 475 | 605 | 34 |
| 1VD120350 | 480 | 610 | 33 |
| 2VD120362 | 470 | 605 | 34 |
| 2VD120363 | 485 | 605 | 34 |
| 2VD120933 | 475 | 615 | 33 |
金相检验报告 表3
| 钢种 | 夹杂物级别 | |||||||
| A | B | C | D | |||||
| 细 | 粗 | 细 | 粗 | 细 | 粗 | 细 | 粗 | |
| 0Cr18SiAl | 0.5 | 0 | 1.0 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 | 0 |
为了验证材料在高温条件下，炉窖实际的硫和硫化氢的腐蚀介质条件下与1Cr18Ni9Ti做对比实验，结果表明，0Cr18SiAl铁素体不锈耐热钢管比1Cr18Ni9Ti不锈钢管使用寿命提高两倍。
(一)上述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其具体步骤依次为：
(A)将上述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将B步骤中产生的管坯经热轧穿孔，控温300℃轧制成无缝钢管壁厚为6mm；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗。
(二)上述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其具体步骤依次为：
(A)将上述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将B步骤中产生的管坯经热轧穿孔，控温550℃轧制成无缝钢管壁厚为4mm；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗。
(三)上述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其具体步骤依次为：
(A)将上述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将B步骤中产生的管坯经热轧穿孔，控温800℃轧制成无缝钢管壁厚为4mm；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗。
(四)上述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其具体步骤依次为：
(A)将上述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将B步骤中产生的管坯经热轧穿孔，控温200℃轧制成无缝钢管壁厚为4mm；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗。
Claims (3)
1、一种高硅、高铝铁素体不锈钢，其特征在于，含有如下组份(重量百分含量)：
C ≤0.06％； Cu ≤0.30％；
Si 0.5～2.0％； S ≤0.030％；
Mn ≤0.6％； P ≤0.030％；
Cr 16.0～25.0％； Ti ≤0.3％；
Al 0.50～2.0％； Ni ≤0.60％；
N ≤0.030％；
余量为铁(Fe)。
2、如权利要求1所述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其特征在于，按下列步骤依次进行：
(A)将权利要求1所述高硅、高铝铁素体不锈钢采用电炉与VOD进行冶炼；
(B)将上述冶炼后的钢锭经锻造或轧制加工成管坯；
(C)将上述管坯经热轧穿孔，控温100～1050℃轧制成无缝钢管；
(D)将上述无缝钢管进行退火、酸洗。
3、如权利要求2所述高硅、高铝铁素体不锈钢在制备耐热钢管中的应用，其特征在于：所述无缝钢管的壁厚≤8mm。
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- 2003-04-30 CN CNA031115772A patent/CN1542156A/zh active Pending
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