[发明专利]高合金钢无缝钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高合金钢无缝钢管的制造方法。

背景技术

高合金钢无缝钢管主要应用于各种大型电站锅炉及燃气轮机锅炉和过热器、石油裂化装置、大型煤液化装置等承受高温高压的设备部件，随着超临界电站锅炉、核电机组、石油裂化装置、大型煤液化装置等的建设，无缝钢管所承受的温度和压力及腐蚀环境不断恶化，其所承受的蒸汽温度为580℃～650℃、蒸汽压力为10MPa以上，使用的力学和环境条件也随之发生了相应变化，加剧了无缝钢管的损伤失效，而无缝钢管的损伤失效又极易导致设备发生故障或事故，使企业的安全生产受到严重威胁，甚至导致重大伤亡事故。因此，企业对无缝钢管的性能提出了更高的要求，要求无缝钢管具有高可靠性、高强度、高韧性、耐高温及耐腐蚀，能够在恶劣环境和高温条件下使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高性能的高合金钢无缝钢管的制造方法，采用特定成分高合金钢，通过冶炼、轧制和热处理及精整工艺，制造出具有高强度、高韧性、耐高温和腐蚀的优质无缝钢管，满足电力、石油、化工等行业的需要。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高合金钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)配料冶炼：采用高炉铁水做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，进行钢包精炼，在钢包精炼中按照每吨钢水加入CaO精炼渣10～12kg，调整钢水碱度为2.5～3.5、粘度为0.25～0.45Pa·s、熔点为1500～1600℃；之后使用大型环流管底部吹氩气搅拌，底部吹氩气的压力为0.3MPa，氩气的流量为100～500NL/min，进行真空循环脱气处理，获得制造高合金钢无缝钢管的钢水成分按重量百分比为：C：0.08～0.12％，Si：0.20～0.50％，Mn：0.30～0.60％，Cr：5.0～7.5％，Mo：0.85～1.05％，Al：0.005～0.040％，Ni＜0.40％，Cu：0.05～0.20％，V：0.18～0.25％，Ti：0.10～0.15％，Nb：0.06～0.10％，N：0.03～0.07％，Ca＜0.0015％，P＜0.020％，S＜0.003％，其余为铁。

下面分别介绍主要合金元素的作用：

C：0.08～0.12％，碳为碳化物形成元素，可以提高钢的强度，太低时效果不明显，过高时会大大降低钢的韧性。

Si：0.20～0.50％，硅能提高钢的强度、耐磨性及抗氧化能力，但钢的韧性和塑性随其含量增加而降低。

Mn：0.30～0.60％，锰为奥氏体形成元素，可以提高钢的淬透性和强度，增加钢中的残余奥氏体量，影响热轧组织的均匀性，降低钢的耐锈蚀性能。

Cr：5.0～7.5％，铬可提高钢的机械性能、抗腐蚀性以及提高淬透性，但增加钢的回火脆性。

Mo：0.85～1.05％，钼主要是通过碳化物和固溶强化形式来提高钢的强度和淬透性，含量过高会降低钢的韧性，使合金钼钢发生石墨化的倾向。

Al：0.005～0.040％，铝具有细化晶粒和提高钢的抗氧化性能，含量较高会较低钢的高温强度和韧性，应严格控制。

Ni＜0.40％，镍主要提高钢的强韧性，改善钢的抗腐蚀能力和加工性能，降低钢的脆性转变温度。

Cu：0.05～0.20％，铜在合金钢中可以提高钢的强度和耐大气腐蚀性，加入量过多，会使钢变脆，一般不宜超过0.2％。

V：0.18～0.25％，钒能够细化晶粒，形成碳化物，提高钢的强度和韧性。但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了，同时因为价格很高，所以要限制使用量。

Ti：0.10～0.15％，钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度，增强钢在高温高压下对氢的稳定性。

Nb：0.06～0.10％，铌主要是细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，显著改善钢的热强性和韧性。

N：0.03～0.07％，氮与钛、铌和钒等元素有很强的亲和力，可以形成极其稳定的间隙相，产生弥散强化效果，提高钢的强度和韧性。但氮会造成钢的时效，发生钢的各种脆断。

Ca＜0.0015％，钙作为添加剂加入钢包中，能有效地脱除合金钢中的氧、磷、硫等杂质，改善钢的微观结构，提高钢的质量。

P＜0.020％，磷显著提高钢的强度及硬度，但使塑性及韧性下降，尤其是提高钢的脆性转变温度和冷脆性。

S＜0.003％，硫是钢中为有害之杂质，增加钢的热脆性，降低钢的强度和韧性脆性，在钢中的含量越少越好。

(2)连铸连轧