[發明專利]P92鐵素體耐熱鋼無縫鋼管的穿孔熱軋生產方法

無效

• 申請號: 201410554876.0
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104384191A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 劉源;許磊磊;趙慶權;何彪;王國亮;肖功業
• 申請（專利權）人: 天津鋼管集團股份有限公司
• 主分類號: B21B19/04
• 分類號: B21B19/04
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及用于超超臨界火力發電機組用高Cr鐵素體耐熱鋼生產技術及無縫鋼管制造，特別是一種P92鐵素體耐熱鋼無縫鋼管的穿孔熱軋生產方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，煤炭火力發電仍然是保證電力需求的重要途徑。而根據國際能源局(International?Energy?Agency)預測，全世界于2030年總的發電量將達到33000TWh，其中煤炭火力發電所占比例仍然高達44％。我國煤炭資源蘊藏豐富，據2008年公布數據顯示已探明煤炭儲量約為1.3萬億噸，位居世界第三，僅次于美國和俄羅斯。2003年我國的煤炭火力發電總裝機容量為28977萬千瓦，約占當年總裝機容量的74％。而到2007年我國煤炭火電裝機容量達到55442萬千瓦，約占當年總裝機容量的77％。因此從發電結構來看煤炭火電裝機容量不但沒有降低，反而略有上升，這表明煤炭火力發電技術難以在短期內被新能源技術所取代，在一定時期內仍然是我國電力供給的主要手段。

從提高資源利用率，降低碳排放，緩解環境壓力和實現可持續發展的角度來考慮，發展高效節能的超超臨界和先進超超臨界火力發電技術是一個重要的研究方向。提高火力發電機組的熱效率和減少煤炭消耗從根本上離不開發電機組的主要參數，即蒸汽溫度和蒸汽壓力。然而苛刻的服役條件對于火電站用耐熱鋼的高溫性能提出了更高的要求。

高Cr鐵素體耐熱鋼由于其優異的高溫持久性能，良好的抗蒸汽氧化性能，被廣泛的用作火力發電站中的承溫、承壓部件。與奧氏體耐熱鋼相比，鐵素體耐熱鋼具有較高的導熱率，以及較低的熱膨脹系數，并且生產成本相對于奧氏體耐熱鋼也較為低廉，因此主要用做內外溫度差較大、尺寸較大的部件如主蒸汽管道、集箱、汽輪機轉子等。上世紀80年代，美國橡樹嶺國家實驗室(Oak?Ridge?National?Laboratory)通過增加Cr含量至9％，添加合金元素V，Nb，成功開發了P91耐熱鋼，其600℃持久強度提高到80MPa以上。隨后，日本新日鐵開發了P92鋼并應用于超超臨界發電機組。P92鋼是目前獲得應用的鐵素體耐熱鋼中高溫性能最好的鋼種之一，同樣溫度條件下持久強度高于120MPa。合金成分中9％的Cr含量保證了抗氧化性能，添加W元素，增加固溶強化效果，以提高長時間持久斷裂強度。經過熱處理，大量M23C6碳化物析出于馬氏體晶界以達到強化晶界的目的，與此同時細小彌散分布的MX相由晶內析出從而強化基體。通過上述強化機制，P92鋼具有優異的高溫性能。

由于P92鋼的化學成分較為復雜，含有多種合金成分，如Cr、Mo、W、V、Nb、B等，合金元素含量高，Cr含量達到9％左右，因此鋼管在實際制造過程中仍然存在很多問題。首先ASME-SA335標準中規定的化學成分范圍較大，按照標準控制化學成分容易引起δ鐵素體的形成，而δ鐵素體會對合金的長時間持久強度帶來不利影響，因此有必要對化學成分的進一步控制，從而避免組織中形成大量δ鐵素體。P92鋼的高溫變形抗力較大，在采用穿孔、軋制的方法生產無縫鋼管時，電機負荷很大，并且鋼管內、外表面容易產生缺陷以及鋼管尺寸偏差較大等問題。因此生產P92無縫鋼管需要確定合理的穿孔、軋制工藝。

發明內容

本發明的目的是優化P92鋼的化學成分從而控制組織中δ鐵素體的含量，提供一種P92鐵素體耐熱鋼無縫鋼管的穿孔熱軋生產方法，能夠達到合理的穿孔、熱軋工藝生產P92無縫鋼管，并保證生產鋼管的幾何尺寸、金相組織以及力學性能滿足相關標準的要求。

本發明提供一種P92鐵素體耐熱鋼無縫鋼管的穿孔熱軋生產方法，該方法是采用穿孔機進行斜軋穿孔的方法生產P92無縫鋼管，其中：該方法控制P92無縫鋼管中的δ鐵素體含量不大于3％，Cr當量應控制在8.6-8.95，穿孔機軋輥外徑為150mm，穿孔機軋輥的周向速度控制在5.2-5.4m/s之間，穿孔頂頭的直徑為356mm，鋼坯一次咬入后的壓下率為6.2-6.6％，穿孔咬入角為11°；隨后采用五機架連軋機組進行軋制，進一步控制鋼管尺寸，連軋過程采用直徑為365.8mm的限動芯棒，熱軋后，P92鋼管的橢圓度小于1％，壁厚不均度小于等于5％。

本發明的效果是可以較大幅度的提高成材率，降低生產成本。傳統熱擠壓方法生產無縫鋼管由于需要沖孔，并切除壓余部分，因此成材率僅為80％，而采用穿孔熱軋的方法無切除工序，管坯整部均用于制管，因此成材率可提高至90％以上。滿足ASME-SA999標準要求。經過正火和回火熱處理后，鋼管的各項力學性能滿足ASME-SA335標準要求。

附圖說明

圖1為本發明P92管坯低倍照片；