本发明涉及一种高合金钢，尤其是一种管件用高合金SA387Gr5CL2钢板及其生产方法。
背景技术：
：高合金铬钼钢管件性能要比一般的钢管高很多，甚至于很多无缝钢管也不能与其相提并论，原因在于高合金铬钼钢管件的成分中Cr元素含量占比较大（接近或达到5%），基于此，其耐高温、耐低温、耐腐蚀性能也是其他绝大多数钢管所不能比的，所以高合金铬钼钢管件在石油、化工、电力、锅炉等行业的用途较为广泛。与此同时，伴随着焊接锅炉及石化设备的大型化，石化等行业对设备的抗恶劣、极端环境的要求也越来越高。为满足石化等装备制造行业对于高性能钢板的需求，需要Cr-Mo钢具有良好的抗氢腐蚀、抗回火脆化、抗蠕变脆化等性能，以满足其在长期的高温、高压、临氢等恶劣条件下工作的需求。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的管件用高合金SA387Gr5CL2钢板；本发明还提供了一种管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的生产方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其由以下重量百分含量的成分组成：C≤0.15%，Si≤0.55%，Mn0.25～0.66%，P≤0.007%，S≤0.007%，Cr4.15～5.10%，Mo0.45～0.60%，Ni≤0.30%，Cu≤0.20%，Al0.020～0.060%，余量为Fe和不可避免的杂质。优选的，所述成分的重量百分含量为：C0.12～0.14%，Si0.20～0.40%，Mn0.45～0.60%，P≤0.007%，S≤0.007%，Cr4.25～5.00%，Mo0.45～0.55%，Ni≤0.30%，Cu≤0.20%，Al0.020～0.060%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明所述钢板厚度为10～22mm。本发明中：C含量≤0.15%；C的含量对钢的机械性能起着主要作用，在钢中和其它合金元素形成碳化物，使钢板强度增加。Mn的含量在0.25～0.66%；Mn溶入铁素体中引起固溶强化，主要起降低钢的临界冷却速度及提高强度、硬度和耐磨性的作用。Ni的含量在0.30%以下；添加Ni的目的是增大奥氏体的过冷度，使晶粒度细化并使组织均匀化，提高钢的韧性并降低钢的冷脆转变温度。Cr的含量在4.15～5.10%；Cr能增加钢的淬透性并有二次硬化作用，使钢经正火、回火后具有较好的综合力学性能；Mo含量0.45～0.60%；Mo元素能提高淬透性和热强性，提高钢的抗回火性，从而更有效地消除残余应力，提高钢的塑性。有害元素S、P等含量在设备、工艺均满足的条件下尽可能地降低，从而使钢质纯净、力学性能优良。本发明方法包括冶炼、浇铸、加热、开坯、轧制、轧后冷却和热处理工序，其特征在于，所述冶炼工序出钢钢水成分的重量百分含量如上所述；所述热处理工序采用正火＋回火处理。本发明方法所述加热工序：采用均热炉和连续炉进行加热；均热炉加热最高加热温度1260～1265℃，均热温度1220℃～1250℃；连续炉最高加热温度1230～1240℃，均热温度1170～1195℃。本发明方法所述轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度≥950℃，钢板完全轧制之后不浇水。本发明方法所述轧后冷却工序：轧后堆垛缓冷，堆垛温度≥500℃，堆垛缓冷时间≥48小时。本发明方法所述热处理工序：正火温度930±10℃、保温时间PLC+10～15min，正火后空冷；回火温度730～745℃、保温时间100～120min。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明在ASME标准中制定的SA387Gr5钢板标准的基础上进行了改良，优化了钢板中各元素组分及配比，保证了钢板的各项力学性能均满足ASME标准中的要求。本发明方法所生产的钢板交货状态为正火+回火，整张钢板力学性能优秀，质量稳定，满足ASMESA578/SA578M探伤标准中C级的要求；钢板强度较高，屈服强度在310MPa以上，抗拉强度在515MPa～690MPa之间；钢板具有纯净度较高、成分均匀、内部致密等特点，力学性能完全满足标准要求，适合制造管件等关键设备部件。具体实施方式本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板采用下述工艺生产而成：（1）冶炼工序：A、初炼：炼钢加强配料，选用杂质及残余元素少的铁水、废钢及渣料；B、精炼：将初炼钢水装入钢包炉中，调整各元素成分及配比；精炼总时间≥60min，白渣保持时间≥30min，确保造渣良好；石灰用量≥15kg/t钢，以保证精炼效果，同时尽可能选用纯度高的合金料；C、真空处理：将精炼钢水转入真空脱气炉中进行真空处理，真空度66Pa及以下保持时间≥25min，软吹时间≥10min后吊包；出钢钢水进入浇铸工序。（2）浇铸工序：将真空后的钢水进行浇注，得到钢锭；利用火焰温清掉钢锭表面可能存在的裂纹、皮下气泡等缺陷。（3）加热工序：采用均热炉＋连续炉进行加热；钢锭在均热炉中的最高加热温度为1260～1265℃，均热温度为1220℃～1250℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1230～1240℃，均热温度1170～1195℃；整个加热过程中不允许某段烧咀全关。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度≥950℃，钢板完全轧制之后不浇水。（5）轧后冷却工序：轧后尽快堆垛缓冷，堆垛温度≥500℃，堆垛缓冷时间≥48小时；将热处理后的钢板按照ASMESA578/SA578M逐张进行超声波探伤检验，合格级别为C级。（6）热处理工序：采用正火＋回火处理；A、正火处理：对探伤合格后的钢板进行正火，正火温度930±10℃、保温时间PLC+10～15min，正火后空冷；B、回火处理：对正火处理后的钢板进行回火，回火温度730～745℃、保温时间100～120min，回火后即可得到所述的SA387Gr5CL2钢板。下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。实施例1：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为10mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.12%，Si0.20%，Mn0.45%，P0.006%，S0.005%，Cr4.25%，Mo0.45%，Ni0.15%，Cu0.03%，Al0.020%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉冶炼后的钢水送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空度66Pa以下保持25分钟破坏真空，软吹10分钟后吊包。（2）浇铸工序：将冶炼合格后的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1260℃，均热温度1220℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1230℃，均热温度1170℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度950℃，钢板完全轧制之后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度500℃,堆垛缓冷时间48小时。（6）热处理工序：正火温度920℃、保温时间PLC+10min，正火后空冷；回火温度730℃、保温时间100min，回火后空冷制得成品SA387Gr5CL2钢板。本SA387Gr5CL2钢板的力学性能：屈服强度471MPa，抗拉强度604MPa，延伸率29%。实施例2：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为12mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.125%，Si0.26%，Mn0.52%，P0.004%，S0.006%，Cr4.33%，Mo0.48%，Ni0.13%，Cu0.02%，Al0.024%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉冶炼后的钢水送入LF炉精炼并调整成分，之后转入真空脱气炉（VD炉）进行真空处理，真空度66Pa以下保持27分钟破坏真空，软吹13分钟后吊包。（2）浇铸工序：将冶炼合格后的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1261℃，均热温度1230℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1233℃，均热温度1175℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度955℃，钢板完全轧制之后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度510℃,堆垛缓冷时间50小时。（6）热处理工序：正火温度925℃、保温时间PLC+11min，正火后空冷；回火温度735℃、保温时间105min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度480MPa，抗拉强度615MPa，延伸率28%。按本实施例的成分配比以及制备工艺进行批次生产，所得各批次钢板进行拉伸试验，拉伸性能见表1。表1SA387Gr5CL2钢板的拉伸性能批号热处理制度位置屈服类型抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率GCA608751模拟焊后1/4Rp0.261045026GCA608752模拟焊后1/4Rp0.261045829GCA608753模拟焊后1/4Rp0.260045229GCA608754模拟焊后1/4Rp0.259544526GCA608755模拟焊后1/4Rp0.258042827GCA608756模拟焊后1/4Rp0.261545428实施例3：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为14mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.13%，Si0.28%，Mn0.54%，P0.005%，S0.004%，Cr4.35%，Mo0.50%，Ni0.14%，Cu0.03%，Al0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持30分钟破坏真空，软吹15分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1262℃，均热温度1235℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1234℃，均热温度1180℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度960℃，钢板完全轧制之后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度520℃,堆垛缓冷时间51小时。（6）热处理工序：正火温度930℃、保温时间PLC+12min，正火后空冷；回火温度740℃、保温时间110min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度487MPa，抗拉强度623MPa，延伸率27.7%。实施例4：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为20mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.136%，Si0.31%，Mn0.55%，P0.004%，S0.003%，Cr4.40%，Mo0.51%，Ni0.12%，Cu0.02%，Al0.031%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持29分钟破坏真空，软吹13分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1263℃，均热温度1240℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1235℃，均热温度1185℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥11%，终轧温度954℃，钢板完全轧制后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度555℃,堆垛缓冷时间48小时。（6）热处理工序：正火温度931℃、保温时间PLC+13min，正火后空冷；回火温度741℃、保温时间115min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度481MPa，抗拉强度639MPa，延伸率27%。按本实施例的成分配比以及制备工艺进行批次生产，所得各批次钢板进行拉伸试验，拉伸性能见表2。表2SA387Gr5CL2钢板的拉伸性能批号热处理制度位置屈服类型抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率GCA608056模拟焊后1/4Rp0.260547333GCA608057模拟焊后1/4Rp0.259547227GCA608058模拟焊后1/4Rp0.264550025GCA608059模拟焊后1/4Rp0.263047728实施例5：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为14mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.138%，Si0.34%，Mn0.56%，P0.005%，S0.002%，Cr4.47%，Mo0.53%，Ni0.11%，Cu0.03%，Al0.039%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持27分钟破坏真空，软吹14分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1263℃，均热温度1246℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1238℃，均热温度1191℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥11%，终轧温度955℃，钢板完全轧制后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度540℃,堆垛缓冷时间49小时。（6）热处理工序：正火温度935℃、保温时间PLC+13min，正火后空冷；回火温度742℃、保温时间114min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度495MPa，抗拉强度654MPa，延伸率26%。实施例6：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为22mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.14%，Si0.40%，Mn0.60%，P0.003%，S0.002%，Cr5.00%，Mo0.55%，Ni0.08%，Cu0.02%，Al0.060%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持25分钟破坏真空，软吹10分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1265℃，均热温度1250℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1240℃，均热温度1195℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度950℃，钢板完全轧制后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度500℃,堆垛缓冷时间48小时。（6）热处理工序：正火温度940℃、保温时间PLC+15min，正火后空冷；回火温度745℃、保温时间120min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度505MPa，抗拉强度681MPa，延伸率25.4%。实施例7：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为16mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.13%，Si0.38%，Mn0.49%，P0.007%，S0.007%，Cr4.83%，Mo0.47%，Ni0.30%，Cu0.20%，Al0.048%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持30分钟破坏真空，软吹12分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1264℃，均热温度1230℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1235℃，均热温度1190℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度965℃，钢板完全轧制后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度530℃,堆垛缓冷时间60小时。（6）热处理工序：正火温度925℃、保温时间PLC+14min，正火后空冷；回火温度738℃、保温时间110min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度498MPa，抗拉强度665MPa，延伸率25.5%。实施例8：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为22mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.15%，Si0.42%，Mn0.66%，P0.005%，S0.004%，Cr5.10%，Mo0.54%，Ni0.22%，Cu0.09%，Al0.053%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持25分钟破坏真空，软吹15分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1260℃，均热温度1225℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1230℃，均热温度1185℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥11%，终轧温度955℃，轧后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度550℃,堆垛缓冷时间52小时。（6）热处理工序：正火温度925℃、保温时间PLC+10min，正火后空冷；回火温度740℃、保温时间105min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度509MPa，抗拉强度689MPa，延伸率25%。实施例9：本管件用高合金SA387Gr5CL2钢板的具体生产工艺如下所述。本钢板厚度为22mm，由以下重量百分比的成分组成：C0.14%，Si0.55%，Mn0.25%，P0.004%，S0.004%，Cr4.15%，Mo0.60%，Ni0.17%，Cu0.16%，Al0.041%，其余为Fe和不可避免的杂质。本钢板生产方法的步骤如下：（1）冶炼工序：将电炉初炼钢水转至钢包炉精炼并调整成分至标准要求，之后转入真空脱气炉进行真空处理，真空度66Pa以下保持25分钟破坏真空，软吹15分钟后吊包。（2）浇铸工序：将钢质纯净、成分合格的钢水进行模铸，得到钢锭。（3）加热工序：均热炉加热最高加热温度1260℃，均热温度1235℃；钢锭开坯后在连续炉最高加热温度1230℃，均热温度1175℃。（4）轧制工序：采用抢温轧制工艺；每道次压下率均≥10%，终轧温度940℃，轧后不浇水，得到半成品钢板。（5）轧后冷却工序：半成品钢板及时下线堆垛缓冷，堆垛温度580℃,堆垛缓冷时间55小时。（6）热处理工序：正火温度930℃、保温时间PLC+10min，正火后空冷；回火温度742℃、保温时间115min，回火后空冷制得成品钢板。本钢板的力学性能：屈服强度496MPa，抗拉强度657MPa，延伸率25.9%。当前第1页1 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