[发明专利]一种加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的挤压成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的挤压成型方法，具体讲本发明涉及的是外径Φ168mm～Φ325mm，壁厚不小于12mm的加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的挤压成型方法。

背景技术

随着中国在石化行业的迅猛发展，加氢裂化装置的能力不断增大。而由于原油杂质含量越来越多，氢和硫化氢腐蚀越来越严重，并且加氢装置炉管使用温度高，炉管的工况条件越来越严苛，这就要求炉管具有高的高温强度以及优良的抗腐蚀性能。奥氏体不锈钢具有优异的耐腐蚀及抗高温高压性能，在常压炉及减压炉等加氢裂化炉炉管领域得到了广泛应用。

加氢裂化炉用奥氏体不锈钢为高合金钢，主要元素Cr（其含量≥16.0wt.%），Ni（其含量≥10.0wt.%），另外添加Mo元素（≥2.0wt.%），合金化程度高，变形抗力加大、热加工温度范围窄、脆性大、塑性差，导致其加工难度大，在压力加工过程中容易开裂。目前，国内较大口径（直径≥160mm）奥氏体不锈钢无缝管仍以斜轧穿孔或压力穿孔作为主要手段来制备空心管坯（荒管），并结合轧制、热处理等步骤来生产，但是采用这种现有的生产工艺生产大口径加氢裂化炉用奥氏体不锈钢管材，受限于热穿孔，穿孔过程中极易在其中心部位形成孔腔，产生所谓的“曼内斯曼效应”，进而产生内折叠、分层等各种表面和内在缺陷，这些缺陷对于管材的后续轧制是致命性的，从而造成成材率低。另外，现有的生产工艺路线长，生产效率低，而加氢装置炉管使用温度高，介质恶劣，尤其要求避免金属离子及氯离子污染，故通常要求短工艺道次完成。

发明内容

为了克服现有加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的成型方法的上述不足，本发明提供一种挤压成型时热塑性好、热加工中不容易出现裂纹的加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的挤压成型方法。

本发明的机理是根据热挤压成形过程中，金属承受三向压应力的理想加工应力状态，可改善合金的塑性流动能力，而挤压温度、挤压速度和挤压比关键参数对合金组织影响很大，需合理选择。如果挤压温度过高，合金易过烧，温度过低则合金塑性差；挤压速度过大，温升高，易开裂，速度小，易出现橘皮等缺陷；挤压比小，晶粒度粗，耐蚀性差，挤压比大，晶粒度细，挤压力过大，易出现闷车等情况。因此，根据合金特性以及使用要求，匹配合理的挤压工艺参数，对于保证合金的热塑性，同时达到组织、性能要求尤为重要。

本加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管成分的质量百分配比为：

C 0.015～0.035    Si 0.35～0.75%    Mn 1.0～1.5%     P ≤0.020 %

S  ≤0.010%       Cr 16.0~17.0%    Ni 10.1~11.3%    Mo  2.0~2.5% 

其余为Fe与不可避免的杂质。   

本加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的制备方法的工艺流程为：.

管坯入厂→管坯检验→管坯准备→环型炉加热→一次感应加热→扩孔→二次感应加热→挤压→水冷→矫直→定尺→水压→酸洗→（修磨、喷丸）→表检→超声→包装→入库。

本发明针对制备中的挤压过程中的管坯准备、环型炉加热、一次感应加热、扩孔、二次感应加热与挤压，进行说明。

本加氢裂化炉用奥氏体不锈钢无缝管的挤压成型方法包括下述依次的步骤： 

Ⅰ 管坯准备

管坯是通过径锻完成，管坯规格为Φ250～450mm，公差±5mm；中心通孔Φ40～100mm，公差±2mm；长度600～1000mm。

管坯一般是采用电炉+AOD+LF炉冶炼后，通过径锻完成。

Ⅱ 管坯预热

将管坯入环形炉进行预热，入炉口炉温750±10℃；

环形炉目标温度：1000±10℃，以避开碳化物析出区间；加热时间：250～450min；均热时间：25～30min。管坯出环形炉时的表面温度1000±10℃。

Ⅲ 一次感应加热

管坯入感应加热炉，感应加热目标温度1150±10℃，加热段功率650～750KW，均热段功率150～190KW，保证坯料内外加热均匀，加热与保温总时间控制在3～5min。

Ⅳ 扩孔

一次感应加热完毕，玻璃粉润滑后管坯进入扩孔机，使用扩孔锥完成扩孔，扩孔系数控制在1.3～1.5。

Ⅴ 二次感应加热