[發明專利]一種核電用無縫鋼管及其制備方法

有效

• 申請號: 201510516129.2
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105154779B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 陳雨;郭元蓉;胡鉑;余霓;張先華
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團成都鋼釩有限公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/20;C22C38/22;C22C38/16;C22C38/12;C22C38/08;C22C38/06;C21D8/10
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司51226
• 代理人: 柯海軍,武森濤

技術領域

本發明涉及一種無縫鋼管及其制備方法，具體涉及一種核電用厚壁無縫鋼管及其制備方法。

背景技術

P280GH是法國規范RCC-M《壓水堆核島機械設備設計和建造規范》中規定了高溫特性的碳素鋼無縫鋼管品種，被廣泛用于壓水堆核電站主蒸汽系統、蒸汽發生器給水控流、輔助給水系統和汽輪機旁路系統等。

由于其使用條件特殊，安全等級高，所以對鋼管組織及韌性的要求遠高于火電用管，比如：金相組織應為鐵素體+珠光體，-20℃的低溫沖擊功要達到60J，鋼管直徑和壁厚足以加工出橫向沖擊試樣的應做橫向沖擊試驗。目前，造成P280GH鋼管力學性能不合格的項目主要是沖擊性能，特別是壁厚在20～50mm的厚壁管的橫向沖擊性能經常不能滿足RCC-M規范的要求。

P280GH鋼碳錳成分偏析嚴重，造成其成品鋼管的帶狀組織級別較高，一般均大于2.5級。由于帶狀組織造成了鋼的各向異性，對沖擊性能，特別是橫向沖擊性能帶來了很大的負面作用。

此外，由于RCC-M規范對P280GH鋼管交貨態的金相組織進行了限制，要求其金相組織為鐵素體+珠光體，所以P280GH鋼管的最終熱處理一般只能采用正火熱處理，而不能為提高其沖擊性能而采用調質熱處理的方法。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種不僅能夠顯著提高P280GH厚壁鋼管的低溫沖擊性能，而且符合RCC-M規范對鋼管交貨態金相組織的要求的厚壁核電用無縫鋼管。

本發明一種核電用無縫鋼管，其鋼坯由以下重量百分比成分組成：C 0.13～0.15％、Si0.15～0.38％、Mn 0.80～1.20％、P≤0.015％、S≤0.001％、Cr≤0.25％、Ni≤0.50％、Mo≤0.10％、Cu≤0.18％、Al 0.020～0.050％、Sn≤0.03％，余量為Fe。

進一步，作為更優選的技術方案，本發明所述一種核電用無縫鋼管，其鋼坯由以下重量百分比成分組成：C 0.128～0.136％、Si 0.28～0.32％、Mn 0.98～1.05％、P≤0.012％、S≤0.0008％、Cr≤0.15％、Ni≤0.09％、Mo≤0.04％、Cu≤0.08％、Al 0.032～0.035％、Sn≤0.008％，余量為Fe。

進一步，作為更優選的技術方案，本發明所述一種核電用無縫鋼管，其鋼坯由以下重量百分比成分組成：C 0.136％、Si 0.28％、Mn 1.05％、P 0.012％、S 0.0008％、Cr 0.12％、Ni 0.08％、Mo 0.04％、Cu 0.08％、Al 0.032％、Sn 0.008％，余量為Fe。

或者作為更優選的技術方案，其鋼坯由以下重量百分比成分組成：C 0.128％、Si 0.32％、Mn 0.98％、P 0.011％、S 0.0006％、Cr 0.15％、Ni 0.09％、Mo 0.04％、Cu 0.08％、Al 0.035％、Sn 0.007％，余量為Fe。

上述所述一種核電用無縫鋼管，鋼管的屈服強度≥298MPa，抗拉強度≥520MPa，-20℃沖擊功≥80J，金相組織為鐵素體+珠光體，鐵素體晶粒度≤8.0級，帶狀組織≤2.0級，延伸系數≥5.5。

由于鋼液在鑄錠結晶過程中選擇性結晶而形成化學成分呈不均勻分布的枝晶組織，鑄錠中的粗大枝晶在軋制時沿變形方向被拉長，并逐漸與變形方向一致，從而形成碳及合金元素的貧化帶和富化帶彼此交替堆疊，在緩冷條件下，先在碳及合金元素貧化帶析出共析鐵素體，并將多余的碳排入兩側的富化帶，最終形成以鐵素體為主的帶；而碳及合金元素富化帶在其后形成以珠光體為主的帶，因而形成了以鐵素體為主的帶與以珠光體為主的帶彼此交替的帶狀組織。成分偏析越嚴重，形成的帶狀組織也越嚴重。由于帶狀組織相鄰帶的顯微組織不同，它們的性能也不相同，具有明顯的各向異性。在進行橫向沖擊試驗時，強弱帶之間會產生應力集中，造成橫向沖擊性能明顯偏低。

P280GH鋼為錳含量較高的碳素鋼，鑄錠枝晶組織偏析較嚴重，造成其成品鋼管的帶狀組織級別高、鋼管的橫向沖擊性能顯著下降。因此，要提高P280GH厚壁無縫鋼管的橫向沖擊性能，首先應改善P280GH鋼的碳錳成分偏析。

因此，本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種可以明顯改善鋼管成分偏析的核電用無縫鋼管的制備方法。

本發明一種核電用無縫鋼管的制備方法，包括以下步驟：

a、冶煉澆鑄：以廢鋼和海綿鐵為原料，熔煉，出鋼，連鑄，得到連鑄坯；