[发明专利]一种含稀土耐湿H2S腐蚀换热器用钢管及其生产方法

说明书

一、所属技术领域：

本发明属于黑色金属冶炼及金属压力加工领域，涉及一种含稀土耐湿H2S腐蚀换热器用钢管及其生产方法。

二、背景技术：

随着我国国民经济的发展，对石油产品需求量与日俱增，国内加工进口高硫原油的数量也逐年上升，加工高硫原油对设备带来低温、中温和高温腐蚀的问题日趋严重，特别是低温硫化氢腐蚀属于材料的局部破坏，更加难以检测和预防。低温湿硫化氢腐蚀主要有应力腐蚀(SSC)、氢致开裂(HIC)和应力导向氢致开裂(SOHIC)三种破坏型式。这三种破坏型式在炼油化工、石油天然气净化、输送设备中均产生过严重的事故，为此，国内外相继开发了抗湿硫化氢腐蚀用碳钢、低合金钢钢板和锻件，这些材料的应用有效的防止了湿硫化氢腐蚀的产生和破坏。但国内外专门用于耐湿硫化氢腐蚀的换热管目前还是一个空白。

经检索，中国发明专利“耐硫化氢应力腐蚀的无缝钢管合金钢及钢管加工工艺方法”(专利申请号：03132371.5)，其存在以下问题和缺点：

1、有害元素Cu(重量％＜0.20％)含量高。这是以废钢为原料用电炉生产工艺所无法克服的不足，因为废钢中不可避免地带有Cu等有害残余元素，并且在炼钢过程中无法去除，使换热器用管在使用过程中发生硫化氢腐蚀开裂的风险增加；

2、冶炼及轧制工艺难度较大。Cr元素虽然有利于耐硫化氢腐蚀，但其含量高(2.0-2.5％)会给冶炼、轧制过程造成一定的难度，同时Cr的导热系数较低，钢材在加热或冷却过程中由于热应力作用而容易导致开裂；

3、Al元素含量较高(0.30-0.70％)，Al元素虽然在一定程度上有利于耐硫化氢腐蚀，但其含量高会使夹杂物含量增加，从而增加发生硫化氢腐蚀开裂的风险。

三、发明内容：

本发明的目的是提供一种有害元素含量低、冲击韧性高、晶粒细小、耐湿H₂S应力腐蚀性能高的一种含稀土耐湿H₂S腐蚀换热器用钢管及其生产方法。

本发明的目的是这样实现的：

将重量百分比90％的高炉铁水与10％的优质废钢作为原料。

以下述工艺流程进行生产：首先对上述高炉铁水进行预处理，然后与上述优质废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼，再将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成后进入VD工位进行真空脱气处理，再进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对管坯进行加热，将加热好的管坯轧制成适宜规格的圆管坯，对轧制圆管坯进行加热、穿孔；然后带温轧头并严格控制酸洗、磷化、皂化工艺，保证冷拔顺利进行，实现一次冷拔成型；对冷拔钢管进行正火处理，正火制度为：920±10℃保温10min，出炉进行空冷，正火后执行带温矫直，矫直温度≥480℃，以保证较低的残余应力，对矫直好的钢管逐支进行无损探伤和水压试验。

其工艺流程简述为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→切割→铸坯加热→轧制→管坯加热→穿孔→轧头→酸洗→磷化→皂化→冷拔→热处理→矫直→无损探伤→水压试验→精整包装。

连铸圆管坯的生产过程如下所述：

1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的含S量(重量百分比)降低到0.010％以下。

2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉，加入(重量百分比)10％优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢过程中合金加完以后加入白灰块。

3、在LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹氩，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；根据转炉钢水成分及温度进行造渣脱硫、成分调整及升温操作；采用造白渣操作。

4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，按预定加入量喂入稀土丝。

5、进行VD真空处理：真空度≤0.10Kpa，深真空时间≥13分钟。

6、喂入定长硅钙丝，喂丝后进行8--10分钟吹Ar；将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制和电磁搅拌工艺；控制钢水过热度；铸坯经过矫直后，火焰切割为圆管坯。