[发明专利]一种核电站常规岛用无缝钢管及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电站常规岛用无缝钢管及其生产工艺，属于冶金材料领域。

背景技术

随着全球对环境问题、气候变暖等问题的日益关注，核电作为一种污染少、温室气体接近零排放的安全、高效、清洁能源，再次受到广泛重视。我国也在积极推进核电建设，核电建设将是今后我国能源发展战略的重点。核能设备通常在高温、高压、强腐蚀和强辐照的工况条件下工作，对材料的要求极高，通常要满足核性能、力学性能、化学性能、物理性能、辐照性能、工艺性能、经济性等各种性能的要求，要达到专用的标准法规要求。核电站设备主要由核岛和常规岛两大部分组成，核岛也就是核反应堆，该部分用无缝钢管属核级材料，必须持证生产。常规岛作用是将从蒸汽发生器中带出的热能(蒸汽)通过核汽轮机转换为机械能、电能。根据常规岛服役特点，可选用不同的钢材。管道在满足核电要求的前提下，要尽量降低生产制造成本，提高经济效益。因此，开发出一种成分简单、易于制造、价格低，性能又满足核电站常规岛使用要求的无缝钢管是非常有意义的。

发明内容

从以上技术背景出发，本发明的任务是，提供一种成分简单、易于制造、价格低，性能又满足使用要求的核电站常规岛用无缝钢管及其生产工艺。

为实现上述目的，本发明是通过如下措施来实现：

一种核电站常规岛用无缝钢管及其生产工艺，其特征在于，材料的质量百分比化学成分为：C 0.10～0.16；Mn 0.60～0.80；Si 0.17～0.35；0.02＜Altot ≤0.05；Ti 0.02～0.04；P≤0.015；S≤0.005；O≤0.003，其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100％。

C的含量是保证强度满足标准要求的主要元素，随含C量的增加，钢的强度上升，塑性、韧性下降。综合考虑强度和韧性，C控制在0.10～0.16%范围内较适宜。Mn、Si对碳钢的机械性能有良好的影响，溶于铁素体后有较好的固溶强化作用，能提高钢的强度和硬度，但含量较高时，将使钢的塑性和韧性下降。P元素含量的增加会导致冲击值降低，脆性转变温度升高。钢中O等气体含量高、夹杂物多会严重地降低冲击值，S是引起原晶界弱化的主要杂质元素，可以导致钢蠕变脆化。因此，控制了P、S、O等元素含量。

Ti是极为活泼元素，它和N、O、C都有极强的亲和力，和S的亲和力也强于Fe和S的亲和力。它是一种良好的脱氧去气剂和固定氮和碳的有效元素。利用Ti去除或固定氮和碳的作用，可以在低碳钢中加入一定量的Ti来消除其应变时效的现象。Ti和C形成碳化物TiC，这种碳化物结合力极强，极稳定，不易分解，在钢中只有加热到1000℃以上才能缓慢地溶入固溶体中。在未溶入前，TiC微粒有阻止钢晶粒长大粗化的作用。Ti以固溶状态存在于铁素体中，可以强化铁素体。在低碳钢中，当Ti含量达到一定值时，由于金属间化合物TiFe₂的弥散析出，可产生沉淀硬化作用。Ti在钢中含量超过0.02%时，方可作为合金化元素来加以考虑。因此，Ti含量控制在0.02～0.04%范围内。

Al在钢中的作用，是作炼钢时的脱氧定氮剂，并且细化晶粒，阻抑低碳钢的时效，提高低温韧性。Al虽然在钢中有很多有益的作用，但也有其不良的影响，在钢中脱氧时如用量过多，将使钢产生反常组织和促进钢的石墨化倾向；在珠光体钢中，当含Al较高时，其高温强度和韧性较低，并给冶炼和浇铸等方面带来若干困难等。

钢管生产工艺为铁水→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD脱气→圆坯连铸→管坯加热→穿孔→轧管→张减径→冷床冷却→锯切→矫直→探伤→热处理；热处理采用正火工艺，正火温度为910±10℃，保温时间为壁厚每1mm不少于1min，总保温时间不小于30min，在静止空气中冷却。正火是生产上应用很广泛的热处理工艺，它可以消除钢管的内应力及成分和组织的不均匀性，还可调整钢管的机械性能和工艺性能。正火处理的加热温度通常在Ac₃以上30～50℃，通过经验公式计算的本发明钢种Ac₃大约为870℃，由此确定了正火温度；保温时间应以工件透烧，即壁厚心部达到要求的加热温度为准。

本发明的优点在于：本发明通过选择合适的C、Mn、Si等元素含量，并用Ti元素微合金化，控制P、S、O等有害元素含量，使钢具有较好的强度和韧性，产品适用于核电站常规岛用无缝钢管。本发明成分简单，易于制造，价格低，生产效率高、经济效益好，适合于规模化生产，具有良好的推广价值。

具体实施方式