专利名称：一种火电用水冷壁无缝管及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种火电用水冷壁无缝管及其生产方法，属于冶金材料领域。
背景技术：
在电カエ业中，采用超临界、超超临界机组是提高火电机组的热效率、节约能源、防止环境污染的有效途径之一。随着蒸汽温度和压カ的提高，电厂效率不断提高，供电煤耗也进ー步降低。而提高蒸汽參数的主要技术难题是金属材料耐高温、高压及焊接问题。开发抗高温性能更好的耐热钢是发展高效超临界、超超临界火电机组的关键技术之一。超临界、超超临界火电机组的水冷壁出ロ汽水温度约为420°C，相对于过热器、再热器及高温蒸气管道的使用温度要低ー些。对水冷壁材料的主要性能要求是，有一定的強度，以使壁厚不致过大，导致加工困难并影响传热；有一定的抗腐蚀性能；エ艺性能好，如冷弯及焊接性能；良好的抗热疲劳性能，尤其在直流锅炉；管子形状要求超临界及超超临界锅炉水冷壁 管用内螺纹管。针对上述使用条件，开发出性能满足使用要求，生产效率高，经济效益好，成分简单的无缝钢管是非常有必要的。目前，还未有与本发明体系相近专利。
发明内容
本发明的目的是提供ー种性能满足使用要求、成分简单的火电用水冷壁无缝管及其生产方法。为实现上述目的，本发明是通过如下措施来实现一种火电用水冷壁无缝管，其特征在于，构成材料的质量百分比化学成分为C O. 12 O. 17 ；Si O. 18 O. 38 ；Mn O. 40 O. 65 ；Cr O. 80 I. 10 ；Mo O. 45 O. 60 ;P < O. 015 ；S ^ O. 005 ；0 ^ O. 003，其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。低碳钢具有良好的エ艺性能、焊接性能，且价格便宜，再添加不同的合金元素，使其具有足够的热强性，可以完全满足火电用水冷壁。Mn对于提高蠕变抗カ是有益的，特别是在1%以下时，效用更显著。C是钢中固溶強化作用最明显的元素，随含C量的増加，钢的強度上升，塑性、韧性下降。根据对钢的強度、塑性等基本力学性能的要求，及对钢的组织结构、焊接性影响的考虑，设计了本体系的C、Si、Mn含量。Mo是溶于铁素体的元素，它增大铁的自扩散激活能，提高铁的回复与再结晶温度。因为回复与再结晶是借助于局部地区原子位置的调整而进行的，在调整过程中，金属在外加应力作用下，原子的迁动可能变成ー种定向的流动，引起蠕变速率加快。Mo能提高晶格原子键引力，并能显著提高铁素体的再结晶温度，因而能强化铁素体，提高蠕变强度。Mo也是较强的碳化物形成元素，含Mo钢回火时，可以从铁素体固溶体中析出细小针状Mo2C，可以使钢发生沉淀强化。由于固溶体中Mo、C和N的同时存在所起的交互作用是Mo固溶強化的主要原因。在热强钢中加Cr主要目的是来提高钢的抗氧化性及耐蚀性。在Cr-Mo钢中，由于富Cr碳化物的形成，相应地使固溶体中的Mo向碳化物迁移速度减小，从而使固溶体中保留的Mo水平有所提高，能产生一定程度的固溶強化效果。一般来说，沉淀析出对于提高较低温度及较低应力下的蠕变强度更为有效。Cr-Mo钢回火能导致合金碳化物沉淀的析出，能够提高蠕变强度，这说明沉淀强化作用比固溶作用更为重要。Cr-Mo复合强化时，由于Cr对不同类型碳化物组成及分布的复杂影响，须使Cr、Mo含量維持在彼此相互作用的最佳值时，才能收到最佳的强化效果。因此Cr、Mo含量控制在O. 80 I. 10%、0. 45 O. 60%较合适。铁素体钢的蠕变强化机制和断裂伸长之间的联系是，在既定蠕变强度下，沉淀强化过程伴随着较高的伸长率。由于Cr-Mo钢扩大了沉淀强化范围，因而使其具有较高的持久断裂塑性。无缝钢管生产主要エ艺为铁水一转炉冶炼一 LF精炼一VD脱气一圆坯连铸一管坯加热一穿孔一轧制一荒管再加热一定径一热处理。本发明钢种体系所生产无缝管规格为Φ38Χ7. 3mm,出脱管机尺寸为Φ 118. 5X8. 36mm,属于薄壁管，为保证后续定径的顺利进行，需要对出脱管机后荒管采用再加热エ艺。在进入再加热炉前需经小冷床冷却，要掌握轧制节奏，使荒管内外壁均匀冷却。在冷却到Ac1之前进入再加热炉，因此，最低入再加热温度为740°C。荒管入再加热炉后应以适宜的加热速度升温，再加热温度应在Ac3以上50 130°C，保温12±2min后出炉定径，本发明钢种的Ac3大约为870°C，因此加热的目标温度为940±10°C，不能过高，以防晶粒粗化。火电用水冷壁无缝管的热处理采用正火+回火エ艺，正火加热温度为940±10°C，保温时间为40min ;回火温度为670±20°C，保温时间为lh，然后在静止空气中冷却。正火过程中发生着的固态相变，是ー个在母相中新相形核与长大的过程，本发明钢种体系的母相就是奥氏体，新相就是珠光体(铁素体与渗碳体的混合物)。对应相同的正火温度，正火冷却速度快，相变过冷度大，珠光体形核率高，晶粒长大的时间少，原子扩散能力降低，晶粒长大幅度小，所以得到的珠光体晶粒多，晶粒细小且分布均匀，韧性好，冲击值较为优越。反之，得到的珠光体晶粒少，晶粒较为粗大，韧性差，冲击值较低。本发明的优点是在低碳钢中添加Cr、Mo元素，利用Cr、Mo的复合作用，使钢产生固溶強化、沉淀强化作用，提高了钢的蠕变强度、持久断裂塑性。产品适用于使用温度不超过420°C的超临界、超超临界火电机组的水冷壁。本发明生产效率高，经济效益好，成分简单，适合于规模化生产，具有良好的推广价值。
具体实施例方式实施例I材料的质量百分比化学成分为CO. 13 ；Si O. 30 ；Mn O. 51 ；Cr 0. 88 ；Mo 0. 54 ；
P、S、0含量符合体系设计要求；其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。再加热エ艺及热处理制度按设计要求执行。钢管的抗拉强度、屈服強度、断后伸长率、冲击功分别为510MPa、370MPa、30. 3%,99J ;200、300、400、500°C高温屈服强度分别为310、285、260、235MPa。钢中各类夹杂物级别均不大于I. 5级，成品管晶粒度为6. O级，显微组织为珠光体+铁素体。实施例2材料的质量百分比化学成分为CO. 15 ；Si O. 32 ；Mn O. 48 ；Cr 0. 93 ；Mo 0. 54 ；
P、S、0含量符合体系设计要求；其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。再加热エ艺及热处理制度按设计要求执行。钢管的抗拉强度、屈服強度、断后伸长率、冲击功分别为535MPa、385MPa、28. 8%、91J ;200、300、400、500°C高温屈服强度分别为340、305、275、230MPa。钢中各类夹杂物级别均不大于I. 5级，成品管晶粒度为6. 5级，显微组织为珠光体+铁素体。实施例3材料的质量百分比化学成分为CO. 14 ；Si O. 33 ；Mn O. 56 ；Cr 0. 96 ；Mo 0.56;
P、S、0含量符合体系设计要求；其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。再加热エ艺及热处理制度按设计要求执行。钢管的抗拉强度、屈服強度、断后伸长率、冲击功分别为490MPa、375MPa、33. 1%,106J ;200、300、400、500で高温屈服强度分别为325、290、245、215MPa。钢中各类夹杂物级 别均不大于I. 5级，成品管晶粒度为6. 5级，显微组织为珠光体+铁素体。实施例4材料的质量百分比化学成分为CO. 15 ；Si O. 33 ；Mn O. 55 ；Cr I. 02 ；Mo 0. 53 ；
P、S、0含量符合体系设计要求；其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。再加热エ艺及热处理制度按设计要求执行。钢管的抗拉强度、屈服強度、断后伸长率、冲击功分别为505MPa、385MPa、33. 3%,95J ;200、300、400、500°C高温屈服强度分别为335、295、250、225MPa。钢中各类夹杂物级别均不大于I. 5级，成品管晶粒度为6. O级，显微组织为珠光体+铁素体。
权利要求
1.一种火电用水冷壁无缝管，其特征是构成材料的质量百分比化学成分为CO.12 O. 17 ；Si O. 18 O. 38 ；Mn O. 40 O. 65 ；Cr O. 80 I. 10 ；Mo O. 45 O. 60 ;P < O. 015 ；S ^ O. 005 ；0 ^ O. 003，其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100%。
2.ー种根据权利要求I所述的火电用水冷壁无缝管的生产方法，其特征是无缝钢管生产主要エ艺为铁水一转炉冶炼一LF精炼一VD脱气一圆坯连铸一管坯加热一穿孔一轧制一荒管再加热一定径一热处理；其中，制管过程中采用的再加热エ艺，最低再加热温度为740°C，加热到940±10°C保温12±2min后出炉定径；热处理采用正火+回火エ艺，正火加热温度为940±10°C，保温时间为40min ;回火温度为670±20°C，保温时间为lh，然后在静止空气中冷却。
全文摘要
本发明涉及一种火电用水冷壁无缝管及其生产方法，其特征是构成材料的质量百分比化学成分为C 0.12～0.17；Si 0.18～0.38；Mn 0.40～0.65；Cr 0.80～1.10；Mo 0.45～0.60；P≤0.015；S≤0.005；O≤0.003，其余为Fe及不可避免的杂质，质量百分数总计100％。制管过程中采用再加热工艺，最低再加热温度为740℃，加热到940±10℃保温12±2min后出炉定径。热处理采用正火+回火工艺，正火加热温度为940±10℃，保温时间为40min；回火温度为670±20℃，保温时间为1h，然后在静止空气中冷却。产品适用于使用温度不超过420℃的超临界、超超临界火电机组的水冷壁。本发明生产效率高，经济效益好，成分简单，适合于规模化生产，具有良好的推广价值。
文档编号C22C33/04GK102690993SQ201210185438
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者王金龙 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司