專利名稱：一種火電用水冷壁無縫管及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種火電用水冷壁無縫管及其生產(chǎn)方法，屬于冶金材料領域。
背景技術：
在電カエ業(yè)中，采用超臨界、超超臨界機組是提高火電機組的熱效率、節(jié)約能源、防止環(huán)境污染的有效途徑之一。隨著蒸汽溫度和壓カ的提高，電廠效率不斷提高，供電煤耗也進ー步降低。而提高蒸汽參數(shù)的主要技術難題是金屬材料耐高溫、高壓及焊接問題。開發(fā)抗高溫性能更好的耐熱鋼是發(fā)展高效超臨界、超超臨界火電機組的關鍵技術之一。超臨界、超超臨界火電機組的水冷壁出ロ汽水溫度約為420°C，相對于過熱器、再熱器及高溫蒸氣管道的使用溫度要低ー些。對水冷壁材料的主要性能要求是，有一定的強度，以使壁厚不致過大，導致加工困難并影響傳熱；有一定的抗腐蝕性能；エ藝性能好，如冷彎及焊接性能；良好的抗熱疲勞性能，尤其在直流鍋爐；管子形狀要求超臨界及超超臨界鍋爐水冷壁 管用內(nèi)螺紋管。針對上述使用條件，開發(fā)出性能滿足使用要求，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益好，成分簡單的無縫鋼管是非常有必要的。目前，還未有與本發(fā)明體系相近專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種性能滿足使用要求、成分簡單的火電用水冷壁無縫管及其生產(chǎn)方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下措施來實現(xiàn)一種火電用水冷壁無縫管，其特征在于，構成材料的質量百分比化學成分為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，其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。低碳鋼具有良好的エ藝性能、焊接性能，且價格便宜，再添加不同的合金元素，使其具有足夠的熱強性，可以完全滿足火電用水冷壁。Mn對于提高蠕變抗カ是有益的，特別是在1%以下時，效用更顯著。C是鋼中固溶強化作用最明顯的元素，隨含C量的増加，鋼的強度上升，塑性、韌性下降。根據(jù)對鋼的強度、塑性等基本力學性能的要求，及對鋼的組織結構、焊接性影響的考慮，設計了本體系的C、Si、Mn含量。Mo是溶于鐵素體的元素，它增大鐵的自擴散激活能，提高鐵的回復與再結晶溫度。因為回復與再結晶是借助于局部地區(qū)原子位置的調(diào)整而進行的，在調(diào)整過程中，金屬在外加應力作用下，原子的遷動可能變成ー種定向的流動，引起蠕變速率加快。Mo能提高晶格原子鍵引力，并能顯著提高鐵素體的再結晶溫度，因而能強化鐵素體，提高蠕變強度。Mo也是較強的碳化物形成元素，含Mo鋼回火時，可以從鐵素體固溶體中析出細小針狀Mo2C，可以使鋼發(fā)生沉淀強化。由于固溶體中Mo、C和N的同時存在所起的交互作用是Mo固溶強化的主要原因。在熱強鋼中加Cr主要目的是來提高鋼的抗氧化性及耐蝕性。在Cr-Mo鋼中，由于富Cr碳化物的形成，相應地使固溶體中的Mo向碳化物遷移速度減小，從而使固溶體中保留的Mo水平有所提高，能產(chǎn)生一定程度的固溶強化效果。一般來說，沉淀析出對于提高較低溫度及較低應力下的蠕變強度更為有效。Cr-Mo鋼回火能導致合金碳化物沉淀的析出，能夠提高蠕變強度，這說明沉淀強化作用比固溶作用更為重要。Cr-Mo復合強化時，由于Cr對不同類型碳化物組成及分布的復雜影響，須使Cr、Mo含量維持在彼此相互作用的最佳值時，才能收到最佳的強化效果。因此Cr、Mo含量控制在O. 80 I. 10%、0. 45 O. 60%較合適。鐵素體鋼的蠕變強化機制和斷裂伸長之間的聯(lián)系是，在既定蠕變強度下，沉淀強化過程伴隨著較高的伸長率。由于Cr-Mo鋼擴大了沉淀強化范圍，因而使其具有較高的持久斷裂塑性。無縫鋼管生產(chǎn)主要エ藝為鐵水一轉爐冶煉一 LF精煉一VD脫氣一圓坯連鑄一管坯加熱一穿孔一軋制一荒管再加熱一定徑一熱處理。本發(fā)明鋼種體系所生產(chǎn)無縫管規(guī)格為Φ38Χ7. 3mm,出脫管機尺寸為Φ 118. 5X8. 36mm,屬于薄壁管，為保證后續(xù)定徑的順利進行，需要對出脫管機后荒管采用再加熱エ藝。在進入再加熱爐前需經(jīng)小冷床冷卻，要掌握軋制節(jié)奏，使荒管內(nèi)外壁均勻冷卻。在冷卻到Ac1之前進入再加熱爐，因此，最低入再加熱溫度為740°C?；墓苋朐偌訜釥t后應以適宜的加熱速度升溫，再加熱溫度應在Ac3以上50 130°C，保溫12±2min后出爐定徑，本發(fā)明鋼種的Ac3大約為870°C，因此加熱的目標溫度為940±10°C，不能過高，以防晶粒粗化?；痣娪盟浔跓o縫管的熱處理采用正火+回火エ藝，正火加熱溫度為940±10°C，保溫時間為40min ;回火溫度為670±20°C，保溫時間為lh，然后在靜止空氣中冷卻。正火過程中發(fā)生著的固態(tài)相變，是ー個在母相中新相形核與長大的過程，本發(fā)明鋼種體系的母相就是奧氏體，新相就是珠光體(鐵素體與滲碳體的混合物)。對應相同的正火溫度，正火冷卻速度快，相變過冷度大，珠光體形核率高，晶粒長大的時間少，原子擴散能力降低，晶粒長大幅度小，所以得到的珠光體晶粒多，晶粒細小且分布均勻，韌性好，沖擊值較為優(yōu)越。反之，得到的珠光體晶粒少，晶粒較為粗大，韌性差，沖擊值較低。本發(fā)明的優(yōu)點是在低碳鋼中添加Cr、Mo元素，利用Cr、Mo的復合作用，使鋼產(chǎn)生固溶強化、沉淀強化作用，提高了鋼的蠕變強度、持久斷裂塑性。產(chǎn)品適用于使用溫度不超過420°C的超臨界、超超臨界火電機組的水冷壁。本發(fā)明生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益好，成分簡單，適合于規(guī)模化生產(chǎn)，具有良好的推廣價值。
具體實施例方式實施例I材料的質量百分比化學成分為CO. 13 ；Si O. 30 ；Mn O. 51 ；Cr 0. 88 ；Mo 0. 54 ；
P、S、0含量符合體系設計要求；其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。再加熱エ藝及熱處理制度按設計要求執(zhí)行。鋼管的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、沖擊功分別為510MPa、370MPa、30. 3%,99J ;200、300、400、500°C高溫屈服強度分別為310、285、260、235MPa。鋼中各類夾雜物級別均不大于I. 5級，成品管晶粒度為6. O級，顯微組織為珠光體+鐵素體。實施例2材料的質量百分比化學成分為CO. 15 ；Si O. 32 ；Mn O. 48 ；Cr 0. 93 ；Mo 0. 54 ；
P、S、0含量符合體系設計要求；其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。再加熱エ藝及熱處理制度按設計要求執(zhí)行。鋼管的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、沖擊功分別為535MPa、385MPa、28. 8%、91J ;200、300、400、500°C高溫屈服強度分別為340、305、275、230MPa。鋼中各類夾雜物級別均不大于I. 5級，成品管晶粒度為6. 5級，顯微組織為珠光體+鐵素體。實施例3材料的質量百分比化學成分為CO. 14 ；Si O. 33 ；Mn O. 56 ；Cr 0. 96 ；Mo 0.56;
P、S、0含量符合體系設計要求；其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。再加熱エ藝及熱處理制度按設計要求執(zhí)行。鋼管的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、沖擊功分別為490MPa、375MPa、33. 1%,106J ;200、300、400、500で高溫屈服強度分別為325、290、245、215MPa。鋼中各類夾雜物級 別均不大于I. 5級，成品管晶粒度為6. 5級，顯微組織為珠光體+鐵素體。實施例4材料的質量百分比化學成分為CO. 15 ；Si O. 33 ；Mn O. 55 ；Cr I. 02 ；Mo 0. 53 ；
P、S、0含量符合體系設計要求；其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。再加熱エ藝及熱處理制度按設計要求執(zhí)行。鋼管的抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、沖擊功分別為505MPa、385MPa、33. 3%,95J ;200、300、400、500°C高溫屈服強度分別為335、295、250、225MPa。鋼中各類夾雜物級別均不大于I. 5級，成品管晶粒度為6. O級，顯微組織為珠光體+鐵素體。
權利要求
1.一種火電用水冷壁無縫管，其特征是構成材料的質量百分比化學成分為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，其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100%。
2.ー種根據(jù)權利要求I所述的火電用水冷壁無縫管的生產(chǎn)方法，其特征是無縫鋼管生產(chǎn)主要エ藝為鐵水一轉爐冶煉一LF精煉一VD脫氣一圓坯連鑄一管坯加熱一穿孔一軋制一荒管再加熱一定徑一熱處理；其中，制管過程中采用的再加熱エ藝，最低再加熱溫度為740°C，加熱到940±10°C保溫12±2min后出爐定徑；熱處理采用正火+回火エ藝，正火加熱溫度為940±10°C，保溫時間為40min ;回火溫度為670±20°C，保溫時間為lh，然后在靜止空氣中冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種火電用水冷壁無縫管及其生產(chǎn)方法，其特征是構成材料的質量百分比化學成分為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，其余為Fe及不可避免的雜質，質量百分數(shù)總計100％。制管過程中采用再加熱工藝，最低再加熱溫度為740℃，加熱到940±10℃保溫12±2min后出爐定徑。熱處理采用正火+回火工藝，正火加熱溫度為940±10℃，保溫時間為40min；回火溫度為670±20℃，保溫時間為1h，然后在靜止空氣中冷卻。產(chǎn)品適用于使用溫度不超過420℃的超臨界、超超臨界火電機組的水冷壁。本發(fā)明生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益好，成分簡單，適合于規(guī)?；a(chǎn)，具有良好的推廣價值。
文檔編號C22C33/04GK102690993SQ201210185438
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者王金龍 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司