[发明专利]一种提升2.25Cr-1.6W-V-Nb耐热合金无缝钢管冲击韧性的方法

说明书

本发明提供一种提升2.25Cr‑1.6W‑V‑Nb耐热合金无缝钢管冲击韧性的方法，该无缝钢管依次包括如下工序：合金冶炼、管坯制备、制管、正火、回火预处理、回火热处理；其中，在所述回火预处理工序中，回火预处理的保温温度为400℃～600℃，保温后在空气中进行冷却；本发明的方法能够避免通过现有标准要求(正火+回火)热处理，多元微量合金元素快速在晶界等元素易聚集区域的集中析出，从而能够改善热处理后的金相组织及其析出物形态，提高钢管的强韧性和厚壁钢管的均质性。

技术领域

本发明属于耐热钢制造领域，具体涉及一种提升2.25Cr-1.6W-V-Nb耐热合金无缝钢管冲击韧性的方法。

背景技术

ASME SA213 T23/SA335 P23(2.25Cr-1.6W-V-Nb)是日本住友公司在中国电站耐热钢牌号钢G102的基础上，进行成分改良，形成以W为主的W-Mo-V复合固溶强化，并加入微量Nb和N元素，形成碳氮化物(主要为VC、VN，M₂₃C₆和M₇C₃)弥散沉淀强化，制得一种成本低、强度高的新型低合金贝氏体型耐热钢。该钢主要用于制造大型电站锅炉的受热面、压力管道和集箱等部件用管。

在国内早期应用中，主要采用T23(下口径)钢管做电站锅炉用水冷壁。在应用中陆续发现，T23钢管在制造过程及在运行中，容易在焊口热影响区部位产生焊接裂纹及再热裂纹导致质量事故频繁发生，引起电站行业的普遍不满，用户开始陆续拒绝使用T23钢管用做水冷壁用管，导致T23钢管逐渐被锅炉和电力行业弃用，P23(大口径厚壁)钢管的应用也因此而停滞。

在焊缝热影响区出现的裂缝和运行期间出现的再热裂纹，虽然在焊接裂纹领域属于两种裂纹，及前者属于冷裂纹，后者属于再热裂纹。但是，在开裂机理上均属于拘束应力没有得到释放与抑制，母材及其热影响区周边区域的塑形储备不足，在微量元素偏聚或析出物的局部析出导致局部的应力集中的不利条件下，产生延迟裂纹；对于焊接期间没有造成开裂的，在后续的热运行工作状态下，由于微量元素在晶界等薄弱位置析出引起该区域高温强度降低，在结构应力等外部因素的影响下，形成再热裂纹。T23钢管中的Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等都是强碳化物形成元素，对再热裂纹形成影响很大。如果材料在冶炼中没有严格控制硫、磷等有害低熔点的含量，则更容易产生再热性裂纹，对于P23大口径厚壁管来讲，由于尺寸效应的存在，产生裂纹的倾向性则更大。

目前，按照现有标准要求(GB/T 5310-2017)制造方法得到的T23/P23钢管，其成品冲击值低于或略高于通常用户要求A_KV≥27J的冲击吸收功测试数值。这样低的冲击值对产品制造和后期的安全运行都会产生非常大的不确定性，更谈不上安全保证。因此，在钢管制造中的热加工工序中，控制T23/P23可能产生的脆化行为，对保证T23/P23材质的强韧性和良好的焊接工艺性非常有益，同时，在克服了T23/P23钢管原始材质脆化行为以后，对T23钢管在火电机组水冷壁等部件的重新应用以及P23钢管在压力管道和集箱等部件上的推广，有着非常重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提升2.25Cr-1.6W-V-Nb耐热合金无缝钢管冲击韧性的方法，通过将正火后的无缝钢管进行回火预处理，然后再进行回火热处理从而得到2.25Cr-1.6W-V-Nb耐热合金无缝钢管；本发明通过先进行回火预处理，使得多元微量合金元素在较低温度下在马氏体/贝氏体基体中均匀、多区域的弥散析出，然后通过较高温度下的回火热处理，进一步增加析出物的尺寸和数量，降低马氏体/贝氏体基体中的位错密度；本发明的方法能够避免通过现有标准要求(正火+回火)热处理，多元微量合金元素快速在晶界等元素易聚集区域的集中析出，从而能够改善热处理后的金相组织及其析出物形态，提高钢管的强韧性和厚壁钢管的均质性。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：