[发明专利]提高马氏体耐热钢大口径厚壁管径向组织均匀性方法

说明书

一种提高马氏体耐热钢大口径厚壁管径向组织均匀性方法，属于钢铁材料技术领域。步骤：采用热挤压后的管坯，装炉，以加热速度100～120℃/h升温至930‑980℃，保温1～6小时，然后冷却至740℃±10℃保温60～100小时，随炉冷却；装炉，以加热速度100～120℃/h升温至980～1000℃，尽快升温至1040～1100℃，透保后保温1～3h，空冷或水淬至室温；回火制度：装炉，以加热速度130～150℃/h升温至回火温度780±10℃，保温时间3～5h，空冷至室温。优点在于，不仅消除了组织遗传性，改善厚壁管径向温度场，而且晶粒细化，大大改善厚壁管径向组织与性能的均匀性。

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，涉及一种提高马氏体耐热钢大口径厚壁管径向组织均匀性方法，提高了新型马氏体耐热钢壁厚60～150mm大口径厚壁管径向组织均匀性，尤其适用于630～650℃蒸汽参数超(超)临界火电机组相关管道制造。

背景技术

提高火电机组蒸汽参数是提高机组热效率和实现节煤减排的最重要措施。

目前，我国几家大型电力单位正积极筹建世界首台630℃超超临界燃煤示范电站；与此同时，受国家能源局委托，电力规划总院已多次组织召开650℃超超临界燃煤发电技术可行性研讨会。

耐热材料是制约火电机组向更高参数发展的主要“瓶颈”问题。研究及实践表明，P92型马氏体耐热钢可用于628℃蒸汽温度以下部分大口径锅炉管道的制造。专利ZL201210574445.1“650℃蒸汽温度超超临界火电机组用钢及制备方法”，是我国自主研制的可用于650℃蒸汽参数超超临界火电机组的新型马氏体耐热钢，企业牌号：G115，其室温拉伸性能、冲击性能、高温力学性能和持久性能均远远高于GB5310和ASME标准中的P92钢；同时，其也高于专利CN 101680065 B“铁素体类耐热钢”(即SAVE12AD)相同条件下的持久强度值约20～30％。我国自主研制的新型马氏体耐热钢G115可用于620℃-650℃蒸汽温度大口径锅炉管制造，此材料已成为我国630～650℃超超临界燃煤示范电站主蒸汽管道的唯一材料，在国家推动创新驱动发展的今天，具有重要的现实意义。

目前，超超临界电站锅炉用大口径厚壁无缝管规格为外径Φ273mm～1066mm，壁厚20mm～130mm。我国生产大口径厚壁耐热钢管和耐热合金管主要采用垂直热挤压方法，与传统方法相比，此方法具有明显优势，详见专利CN 101706019 B。新型马氏体耐热钢G115大口径厚壁管生产制造也采用垂直热挤压技术。

专利CN 106216415 B“提高大口径厚壁管垂直热挤压过程壁厚均匀性方法”，通过特定形状的管坯，并结合优化控制挤压过程热变形参数，达到提高大口径厚壁管垂直热挤压过程壁厚均匀性的目的。

垂直热挤压后的大口径厚壁管需要进行成品管整体热处理。G115钢是新型马氏体耐热钢，其大口径厚壁管现有技术的热处理方法如图1所示，此方法极易造成晶粒粗大，同时径向组织与性能不均匀，并且钢管的壁厚尺寸越大，其晶粒越粗大，径向组织与性能不均匀性越严重。以2×1000MW的630℃超超临界机组示范项目为例，采用新型马氏体耐热钢G115材料作为主蒸汽管道，计算的管道壁厚可达150mm，若采用常规热处理方法，不但晶粒粗大，且径向不同位置组织与性能差异非常显著，严重影响630℃超超临界电站锅炉服役安全性。

专利CN 103938134 B“提高耐热合金厚壁挤压管径向组织均匀性的方法”，利用感应加热，实现耐热合金挤压前径向温差，弥补挤压过程内外表面温差，达到耐热合金管挤压后径向组织均匀的目的。

专利CN 103614524 A“一种获得马氏体耐热钢高持久性能的热处理方法”，通过二次回火热处理工艺，使得初始析出相尺寸细小，且数量增加，因此在长时服役过程中，析出相对位错和板条界的钉扎作用能够维持在较高的水平，从而使得试样的持久性能高于传统热处理制度处理后的持久性能。