[发明专利]一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺

说明书

本申请涉及厚壁钢管制造技术的领域，具体公开了一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺，该热处理工艺包括以下步骤：S1、将出炉后的钢管在空气中预冷3‑16min；S2、将步骤S1中预冷后的钢管冷却2‑9min,冷却速度大于0.75℃/s；S3、将步骤S2中冷却后的钢管在空气中自然冷却至常温。厚壁钢管在预冷时析出铁素体，避免出现表面硬度超上限，再快速降温至400℃‑500℃，又可获得珠光体和部分贝氏体组织，由此方法制备出的钢管，金相组织良好，具有良好的力学性能和高温蠕变性能。

技术领域

本申请涉及厚壁钢管制造技术的领域，尤其是涉及一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺。

背景技术

12Cr1MoVG钢是电站锅炉用量最大的低合金耐热钢，该钢主要采用Cr、Mo合金元素进行固溶强化，并加入一定量的V元素与C元素结合形成VC等碳化物进行弥散强化，其组织结构稳定且具有较高的持久强度,主要用于制作高压锅炉壁温≤580℃的过热器管以及管温≤580℃的集箱管、蒸汽导管和主蒸汽管等。

常规生产的热处理工艺按GB/T5310-2017执行,对于壁厚≥30mm的钢管采用正火+回火或淬火+回火的工艺，正火后应快速冷却。

针对上述中的相关技术，发明人在实际生产中发现：厚壁12CrlMoVG钢管经常规“正火+回火”处理后钢管的冲击韧性、稳定性较差，其性能随热处理工艺波动的问题更加突出。若按标准要求采用调质工艺处理后，会出现表面硬度和强度超上限的情况，且伸长率等塑性指标较低，钢管的综合性能较差。

发明内容

为了提高厚壁钢管的综合性能，本申请提供一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺。

本申请提供的一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺，采用如下的技术方案：

一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺，包括以下步骤：

S1、将出炉后的钢管在空气中预冷3-16min；

S2、将步骤S1中预冷后的钢管冷却2-9min,冷却速度大于0.75℃/s；

S3、将步骤S2中冷却后的钢管在空气中自然冷却至常温。

通过采用上述技术方案，钢的奥氏体化后的冷却速度对其组织结构均有较大的影响,本申请中的钢管优选为12Cr1MoVG钢管，先将钢管在空气中预冷3-16min，使得钢管降温至750℃-800℃，析出铁素体，避免出现表面硬度超上限，再控制冷却速度，使12Cr1MoVG钢管在中温区发生组织转变，保持大于0.75℃/S冷却速度将钢管降温至400℃-500℃，又可获得珠光体和部分贝氏体组织；由此方法制备出的钢管，其金相组织含有比例优化的贝氏体、铁素体和珠光体，具有良好的力学性能和高温蠕变性能。步骤S2中的冷却速度进一步优选为大于1℃/s，再进一步优选为大于2℃/s。

优选的，步骤S2中通过对钢管喷水进行冷却。

通过采用上述技术方案，采用喷水的方式对钢管进行快速冷却，冷却效果佳，成本低，且便于操作。

优选的，所述钢管壁厚为30mm≤S≤50mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为3-5min，步骤S2中冷却时间为2-3min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为4-6min，步骤S2中冷却时间为3-4min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为30mm≤S≤50mm的钢管，预冷时间和喷水冷却时间均控制的较短，在环境温度不高于15℃时，预冷时间仅为3-5min，喷水冷却时间仅为2-3min，即可得到屈服强度为400MPa左右、抗拉强度高于500MPa、延伸率约为28％、冲击性能和硬度均稳定的钢管；在环境温度高于15℃时，预冷时间仅为4-6min，喷水冷却时间仅为3-4min，所得钢管的屈服强度、抗拉强度和延伸率也均较高、冲击性能和硬度均稳定，钢管性能良好。