耐高温抗脆断Φ508mm以上核电站用无缝钢管的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐高温抗脆断?508mm以上核电站用无缝钢管的生产方法，属于 无缝钢管领域。
【背景技术】 随着我国经济的快速发展，电力供应日趋紧张。在大力发展先进火力发电技术的同时， 核电作为一种高效、经济清洁的发电技术得到了重视和大力发展。核电站常规岛用WB36CN1 核电管，应用于核电站常规岛部分的主蒸汽系统（VVP)蒸汽管道及给水调节系统（ARE) 给水管道等，绝大部分为大口径钢管，由于其管体内介质的流速高、流量大（约为火电的 1.3~1.6倍）并带有一定湿度的饱和蒸汽，所以会产生流动加速腐蚀现象（FAC)，因此要 求核电站用管具有抗流动加速腐蚀的性能。由于对核电站的安全性要求很高，绝对不允许 发生蒸汽泄漏，所以对大口径WB36CN1核电用无缝钢管耐高温抗流动加速腐蚀性能要求高 于火电站：在达到规定的高温（200、300和400°C )强度值的条件下，不仅对常温冲击性能 有要求，而且还对_20°C的低温冲击韧性和NDTT温度等均有严格的规定。其次，为了保证核 电站用管使用的安全性，对制作WB36CN1核电管的表面质量、几何尺寸及公差等也提出了 比常规锅炉用同类无缝钢管更苛刻的要求。 目前，国内现有的生产大口径类无缝钢管的主要工艺有：大顶管工艺、二次斜轧穿孔工 艺、皮尔格周期轧管工艺、拉拔扩管工艺、推制式分段热扩工艺等。其中：大顶管工艺是最古 老的生产大直径厚壁无缝钢管的工艺，需要反复顶制几次，且还需要内（镗、磨），外（车、 磨）表面加工，但这种工艺是单工序作业，生产效率低，产品几何尺寸精度差；皮尔格周期 轧管工艺可以热轧生产核电站用无缝钢管，但生产效率低，几何尺寸精度和表面质量较 差；国内二次斜轧穿孔+均整工艺生产的核电站用WB36CN1无缝钢管，该工艺的优点是生产 流程短，缺点是产品几何尺寸偏差大，且由于塑性变形量小，热处理后组织粗大，产品低温 韧性较差。拉拔扩管工艺制造的核电站用大口径无缝钢管虽然表面质量较高，可达到用户 要求，但由于每道次扩径量不能太大，所以生产效率低，且由于塑性变形量小，热处理后组 织粗大，产品低温韧性较差；分段热扩工艺为轧管供坯+分段加热顶推式扩径，其生产工艺 简便、成本低，但钢管的几何尺寸精度及外表面质量水平均较差。
[0002] 综上所述，现有工艺并不能很好的满足核电站用管对高尺寸精度、高效率以及高 的抗脆断安全性能等的要求，尤其是外径508~711mm、壁厚12~30mm的大口径WB36CN1 核电站用无缝钢管。为解决现有大口径WB36CN1核电站用无缝钢管生产的不足，急于研发 一种耐高温抗脆断性能大口径WB36CN1核电站用无缝钢管的生产方法。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种耐高温抗脆断Φ508mm 以上核电站用无缝钢管的生产方法，从而实现Φ508mm以上核电站用无缝钢管的生产能够 满足核电站用管耐尚温、尚尺寸精度、尚效率以及尚的抗脆断安全性能等的要求。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种耐高温抗脆断Φ508πιπι以上 核电站用无缝钢管的生产方法，该方法包括以下步骤：
[0005] 1)原料配制所述无缝钢管化学成分（重量百分比）为：0.12 %~0.19 % C、 0· 38% ~0· 44% Si、0. 85% ~L 10% Μη、0 % ~0· 010% P、0 % ~0· 005% S，0. 15 % ~ 0.35%Cr、L 15%~L30%Ni、0.20%~0.45%Mo、(X50%~（X63%Cu、(X01%~（X03% Nb、0~0. 04% A1、0~0. 010% N，其余为铁及微量杂质元素；
[0006] 2)将按步骤1)配制的无缝钢管原料采用模铸+锻造圆钢锻坯、PQF三辊限动芯 棒连轧管工艺热轧成高精度荒管、然后再采用斜轧旋扩工艺将荒管热轧成成品管按以下步 骤操作：
[0007] (1)炼钢和模铸+锻造钢坯炼钢采用电炉冶炼+钢包精炼+真空脱气的冶炼工 艺，以减少钢管成分偏析，保证核电用管的质量，所述钢坯采用模铸+锻造坯，锻造比大于 3,模铸时将模铸浇注温度控制在?Υ+70~85°C = 1575°C，模铸成钢锭后，对钢锭进行锻造 制坯，始锻温度为1150~1170°C，终锻温度为多850°C，锻后退火热处理温度为< 700°C ;
[0008] (2)轧制高精度荒管将上述锻坯加热，加热温度1290°C，加热时间4~6小时，加 热后的锻坯首先在460PQF限动芯棒连轧管机组的斜轧穿孔机上穿轧成毛管，毛管喷吹硼 砂后，送入五机架PQF连轧机进行热轧、定径，热轧的荒管几何尺寸及公差控制范围为：外 径（D) 377~457mm，壁厚⑶25~45. 4臟，长度8~12m，壁厚⑶公差控制在-5 % S~ +12. 5% S，外径（D)公差控制在±1% D，椭圆度不大于外径公差的80% ;
[0009] (3)轧制成品管荒管加热后进行减壁扩径轧制、均整和定径，荒管加热温度控制 在1150°C~1200°C范围内，保温时间彡45min，始轧温度1200°C，终轧温度保证大于850°C;
[0010] (4)热处理所述成品管经过淬火温度为890 °C~920 °C，水基淬火液冷却，回火温 度为650°C~670°C，空冷进行调质，或者正火温度为950°C~970°C进行正火+回火温度为 650°C~670°C回火热处理，热处理后经修磨无损检测得到合格的成品无缝钢管。
[0011] 本发明的效果是使用该工艺方法具体表现在：1)通过成分的合理优化，首先C含 量控制在0. 12%~0. 19%左右，其次通过添加0. 15%~0.35%的Cr，另外通过控制Cu/Ni 比，将Cu控制在0. 50~0. 63%，Ni控制在1. 15~1. 30%。大大提高了钢管的综合力学 性能；并采用模铸+锻造的工艺，制造出符合要求的锻坯。2)在生产大口径WB36CN1核电 站用无缝钢管方面，采用两步轧管法：首先由460PQF限动芯棒连轧管机组将锻坯热轧成 高精度荒管，然后再由720斜轧旋扩机组将荒管热轧成成品管，并制定合理的热处理制度， 使钢管具有高强度、耐高温、抗冲刷腐蚀等性能。3)本发明生产的核电用无缝钢管不但产品 规格大，而且几何尺寸精度高、性能稳定、生产效率高，适合大工业生产。
【具体实施方式】
[0012] 结合实施例对本发明的耐高温抗脆断Φ508πιπι以上核电站用无缝钢管的生产方 法加以说明。
[0013] 本发明的本发明通过化学成分合理优化，首先C含量控制在0. 12 %~0. 19 %左 右，这样低的碳含量可提高材料的韧性和延性，且能改善钢管的焊接性能，减少中心偏析， 使材料能够抵抗酸性介质；其次通过添加〇. 15 %~0. 35%的Cr，大大提高了钢管的抗冲刷 腐蚀能力；另外通过控制Cu/Ni比，将Cu控制在0.50~0.63 %，Ni控制在1. 15~1.30 %。 避免了热加工过程中产生"热脆"现象，从而大大提高了产品的合格率；Mn是WB36CN1中含 量较多的合金元素。虽然高Mn/C对于提高屈服强度和冲击韧性是有利的，但其容易形成 偏析带，从而造成组织和硬度的不均匀性，对抗硫化氢性能也不利，因此添加量需要有所限 制。Mo的添加能使得钢管具有更高的强度的同时具有更良好的韧性。其材料的重量百分 比为：0· 12%~0· 19% C、0. 38%~0· 44% Si、0. 85%~1. 10% Μη、0%~0· 010% P、0%~ 0· 005% S，0. 15%~0· 35% Cr、l. 15%~L 30% Ni、0. 20%~0· 45% Μο、0· 50%~0· 63% Cu、0. 01%~0· 03% Nb、0~0· 04% Α1、0~0· 010% Ν，其余为铁及微量杂质元素。
[0014] 本发明的耐高温抗脆断Φ508πιπι以上核电站用无缝钢管的生产方法，该方法包括 以下步骤：
[0015] 1)原料配制所述无缝钢管化学成分（重量百分比）为：0· 12%~0· 19% C、 0· 38% ~0· 44% Si、0. 85% ~L 10% Μη、0 % ~0· 010% Ρ、0 % ~0· 005% S，0. 15 % ~ 0.35%Cr、L 15%~L30%Ni、0.20%~0.45%Mo、(X50%~（X63%Cu、(X01%~（X03% Nb、0~0. 04% A1、0~0. 010% N，其余为铁及微量杂质元素；
[0016] 2)将按步骤1)配制的无缝钢管原料采用模铸+锻造圆钢锻坯、PQF三辊限动芯棒 连轧管工艺热轧成高精度荒管、然后再采用斜轧旋扩工艺将荒管热轧成成品管按以下步骤 操作：
[0017] (1)炼钢和模铸+锻造钢坯炼钢采用电炉冶炼+钢包精炼+真空脱气的冶炼工 艺，以减少钢管成分偏析，保证核电用管的质量，所述钢坯采用模铸+锻造坯，锻造比大于 3,模铸时将模铸浇注温度控制在?Υ+70~85°C = 1575°C，模铸成钢锭后，对钢锭进行锻造 制坯，始锻温度为1150~1170°C，终锻温度为多850°C，锻后退火热处理温度为< 700°C ;
[0018] (2)轧制高精度荒管将上述锻坯加热，加热温度1290°C，加热时间4~6小时，加 热后的锻坯首先在460PQF限动芯棒连轧管机组的斜轧穿孔机上穿轧成毛管，毛管喷吹硼 砂后，送入五机架PQF连轧机进行热轧、定径，热轧的荒管几何尺寸及公差控制范围为：外 径（D) 377~457mm，壁厚⑶25~45. 4臟，长度8~12m，壁厚⑶公差控制在-5 % S~ +12. 5% S，外径（D)公差控制在±1% D，椭圆度不大于外径公差的80% ;
[0019] (3)轧制成品管荒管加热后进行减壁扩径轧制、均整和定径，荒管加热温度控制 在1150°C~1200°C范围内，保温时间彡45min，始轧温度1200°C，终轧温度保证大于850°C;
[0020] (4)热处理所述成品管经过淬火温度为890 °C~920 °C，水基淬火液冷却，回火温 度为650°C~670°C，空冷进行调质，或者正火温度为950°C~970°C进行正火+回火温度为 650°C~670°C回火热处理，热处理后经修磨无损检测得到合格的成品无缝钢管。
[0021] 所述成品无缝钢管特性为：外径（D) 508~711mm，壁厚（S)为12~30mm，长度 6~12m，壁厚⑶公差-1