[发明专利]用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于石油化工、能源等设备所使用的炼化和裂化等的炉管的成分设计及热处理工艺，特别是一种用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的热处理方法。

背景技术

石油化工行业作为石油开采后必不可少的工序，通过石油化工，将石油原油变为汽油、柴油、石蜡等与民众密切相关的能源。

但石油化工过程一般是在高温高压下进行，对钢管提出了严苛要求。含9％Cr1％Mo的高合金P9石油裂化管由于具有耐高温腐蚀及耐高温高压等优点而得到广泛应用。但由于该钢的合金含量高，因此硬度高，正火+回火工艺热处理后，往往硬度在230HBW以上，导致裂纹敏感性高，抗应力腐蚀能力差，往往导致早期失效。因此如何在成分保持基本不变的情况下，降低钢管硬度成为了一大难题。

通常采用退火工艺能够达到降低硬度的目的，但该工艺热处理时间长，热处理一炉的生产周期至少要10小时以上，且热处理后钢管易弯，不利于规模化生产。因此寻找一种通过化学成分设计，采用正火+回火工艺，该工艺有利于规模化生产，从而提高生产效率，能够将该钢种硬度降低到用户使用要求范围内的方法迫在眉睫。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明提供一种用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的成分设计和热处理方法，采用该方法能够实现工业化规模生产，提高生产效率，同时使产品性能达到用户要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的热处理方法，该方法步骤包括有：

1)所述用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的成分为：按重量％为C 0.05～0.15％、Si 0.25～1.00％、Mn 0.30～0.60％、P 0～0.020％，S 0～0.010％、Ni 0～0.20％、Cr 8.00～10.00％、Mo 0.90～1.10％、Al 0.005～0.045％、Cu 0～0.20％、V 0～0.02％、Nb 0～0.02％，余量为Fe，按所述成分配料制成无缝钢管；

2)热处理：

将步骤1)的无缝钢管进行正火+回火热处理,由于所述无缝钢管的钢种为高Cr含Mo钢，因硬度高，导致裂纹敏感性高，同时不利高温抗腐蚀，不利于室温加工，故采用980℃～1060℃高温正火，750℃～790℃高温回火的热处理工艺，能够抑制Al元素的细晶强化作用，并降低高合金钢硬度；

经热处理后的无缝钢管常温下的屈服强度≥205MPa；抗拉强度≥415MPa；硬度≤210HBW。

本发明的效果是：

1、通过添加适量的Al元素，降低钢的淬透性(该特性往往被专业技术人员忽略)，从而降低成品管的硬度。而过多Al元素的加入则会导致钢的高温持久强度下降，影响使用安全。

2、为消除Al元素的加入而引起的细晶强化效果(该效果能引起硬度提高)，将正火温度定为980℃～1060℃，同时适当延长保温时间，从而抑制晶粒细化，降低最终产品硬度。

3、通过以上措施，达到如下效果：

A、降低成品管硬度，使之符合用户要求。采用未添加Al元素的钢，同时采用正常正火+回火热处理，硬度往往在230HBW左右，达不到硬度≤210HBW的要求，而采用本发明专利的产品，硬度值能在200HBW左右。

B、大大提高生产效率。一般为降低该P9钢的硬度，只能采用退火工艺来达到用户要求的性能，但该生产工艺需要保温时间长，因而生产效率低，往往热处理一炉钢管需要10小时以上的时间。而采用本发明的产品，热处理一炉钢管最多需要5小时的时间，生产效率相对提高50％以上。

具体实施方式

结合实施例对本发明的用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的热处理方法加以说明。

本发明的用于石油化工的高合金低硬度无缝钢管的热处理方法设计思想是基于：为实现生产高合金低硬度无缝钢管目的，首先在ASME SA-335M《高温用无缝铁素体合金钢公称管》标准对P9化学成分要求的基础上添加了Al。该元素一直被认为是细晶元素，能够细化晶粒，从而提高钢的强度和韧性，但其对淬透性的影响往往被人忽略。