[发明专利]钢管水雾冷却方法

说明书

本发明提供一种钢管水雾冷却方法，钢管为高压锅炉管且钢管的壁厚在30mm以上包括以下步骤：1)高温缓冷区，将已经完全奥氏体化的钢管运出炉后，空冷至保温温度以下20‑100℃之间，为后续快速冷却做组织准备；2)中温水雾快冷区，将钢管经过水雾快速冷却，通过水雾冷却装置使钢管的内表面和外表面同时冷却，使钢管的温度冷却到330‑550℃，析出铁素体+珠光体+(贝氏体)，或者析出马氏体；3)低温冷却区，将钢管空冷到室温，再通过回火工序进行处理即可。本发明实现冷却速度有效控制，最终得到理想的性能和组织，高压锅炉管质量得到明显提高，取得显著的经济效益，具体是指钢管同一截面硬度差≤20HBW，全长屈服强度差小于30MPa，厚壁高压锅炉管一检合格率高达97.55％。

技术领域

本发明涉及钢管冷却领域，具体涉及一种钢管水雾冷却的方法，特别适用于无缝钢管的冷却。

背景技术

高压锅炉管主要应用在锅炉过热器、主蒸汽管等高压环境中。由于锅炉管长期在高温、高压及潮湿等恶劣的工作环境中使用，这就要求炉管材料必须具有良好的耐高温强度、抗腐蚀性能以及良好的组织稳定性，因此锅炉管在热处理方面有很严格的要求。

传统的高压锅炉管主要采用正火强制冷却或淬火后再通过后续的回火得到所要求的性能及组织。随着大功率火力发电项目的开发，对锅炉用管的壁厚要求逐渐增加，此时若使用传统的正火冷却，将会因冷却强度不够从而造成强度指标不足及晶粒度不合。

目前，对于厚壁的高压锅炉管，多数热处理厂家参照国标GB5310-2008要求，对壁厚大于30mm的高压锅炉管采用淬火+回火的热处理方式，虽然高压锅炉管性能满足要求，但是通过淬火+回火热处理后，由于炉管材料本身的淬透性差、炉管内外表面与其芯部的冷却速度差别巨大等原因，炉管横截面组织和性能差别巨大，同时淬火后的组织稳定性差，高温持久性能没有通过传统的正火+回火热处理方式的锅炉管优越。

此外，水雾冷却在棒材热处理也得到了部分应用，但没有对冷却强度和深度等进行有效控制，同时对于空心的锅炉管，更多的是考虑炉管外表面的水雾冷却，很少考虑通过锅炉管内外表面同时水雾冷却的方法，以此来保证厚壁高压锅炉管同时满足性能和显微组织的苛刻要求。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种钢管水雾冷却的方法。本发明的冷却方法实现冷却速度可控的状态，该方法适用于对性能均匀性和显微组织一致性有苛刻要求的钢管热处理工艺，主要应用于壁厚大于30mm以上的高压锅炉管的热处理冷却过程。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢管水雾冷却方法，所述钢管为高压锅炉管，所述钢管水雾冷却方法包括以下步骤：高温缓冷步骤，将已经完全奥氏体化的钢管空冷至保温温度以下20-100℃之间且在Ar3以上；中温水雾快冷步骤，将经所述高温缓冷步骤的所述钢管进行水雾快速冷却处理，使所述钢管的内表面和外表面同时冷却，所述钢管经所述水雾快速冷却到330-550℃；低温冷却步骤，将经所述中温水雾快冷步骤的所述钢管空冷到室温。

根据如上所述的钢管水雾冷却方法，优选，所述方法还包括回火步骤，对经所述低温冷却步骤的所述钢管进行回火处理。

根据如上所述的钢管水雾冷却方法，优选，所述高温缓冷步骤中，所述钢管的空冷时间为60-400s。

根据如上所述的钢管水雾冷却方法，优选，所述中温水雾快冷步骤中，所述水雾快速冷却处理的水雾流量为60-250m³/h。

根据如上所述的钢管水雾冷却方法，优选，在所述水雾快速冷却处理过程中，使所述钢管周向旋转的同时发生轴向移动；优选地，所述钢管设置在可旋转托辊上，通过设定所述可旋转托辊的倾斜角度和旋转速度，来控制所述钢管轴向位移，确保所述水雾冷却装置对所述钢管的冷却均匀。