[發明專利]提高G115鋼大口徑厚壁管徑向組織和性能均勻性方法

有效

• 申請號: 201810853351.5
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN108950148B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 劉正東;陳正宗;徐松乾;包漢生;趙海平;雷丙旺;楊鋼
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/28;C21D1/34;C21D6/00;C21D8/10;C21D9/08;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種提高G115鋼大口徑厚壁管徑向組織和性能均勻性方法，屬于鋼鐵材料技術領域。工藝步驟：采用熱擠壓后的管坯，正火制度：采用400～600℃裝爐，以加熱速度100～120℃/h升溫至980～1000℃，透保時間按0.5～1min/mm，然后以130～150℃/h升溫至1030～1080℃，透保，透保時間按0.5～0.8min/mm，透保后保溫1～3h，空冷或水淬至室溫；回火制度：采用≤600℃裝爐，以加熱速度120～150℃/h升溫至回火溫度780±10℃，保溫時間3～5h，空冷至室溫。優點在于，不僅改善厚壁管徑向溫度場，而且其晶粒不易粗化，大大改善厚壁管徑向組織與性能的均勻性。

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料技術領域，特別涉及一種提高G115鋼大口徑厚壁管徑向組織和性能均勻性方法，提高了G115鋼壁厚60～150mm大口徑厚壁管徑向組織均勻性，尤其適用于630～650℃蒸汽參數超(超)臨界火電機組相關管道制造。

背景技術

提高火電機組蒸汽參數是提高機組熱效率和實現節煤減排的最重要措施。

耐熱材料是制約火電機組向更高參數發展的主要“瓶頸”問題。研究及實踐表明，P92型馬氏體耐熱鋼可用于628℃蒸汽溫度以下部分大口徑鍋爐管道的制造。專利ZL201210574445.1“650℃蒸汽溫度超超臨界火電機組用鋼及制備方法”，是我國自主研制的可用于650℃蒸汽參數超超臨界火電機組的新型馬氏體耐熱鋼，企業牌號：G115，其室溫拉伸性能、沖擊性能、高溫力學性能和持久性能均遠遠高于GB5310和ASME標準中的P92鋼；同時，其也高于專利CN 101680065B“鐵素體類耐熱鋼”(即SAVE12AD)相同條件下的持久強度值約20～30％。我國自主研制的新型馬氏體耐熱鋼G115可用于620℃-650℃蒸汽溫度大口徑鍋爐管制造，此材料已成為我國630～650℃超超臨界燃煤示范電站主蒸汽管道的唯一可選材料，在國家推動創新驅動發展的今天，具有重要的現實意義。

目前，超超臨界電站鍋爐用大口徑厚壁無縫管規格為外徑Φ273mm～1066mm，壁厚20mm～130mm。我國生產大口徑厚壁耐熱鋼管和耐熱合金管主要采用垂直熱擠壓方法，與傳統方法相比，此方法具有明顯優勢，詳見專利CN 101706019 B。新型馬氏體耐熱鋼G115大口徑厚壁管生產制造也采用垂直熱擠壓技術。

專利CN 106216415 B“提高大口徑厚壁管垂直熱擠壓過程壁厚均勻性方法”，通過特定形狀的管坯，并結合優化控制擠壓過程熱變形參數，達到提高大口徑厚壁管垂直熱擠壓過程壁厚均勻性的目的。

垂直熱擠壓后的大口徑厚壁管需要進行整體成品管熱處理。G115鋼大口徑厚壁管傳統熱處理方法如圖1所示，此方法極易造成晶粒粗大，同時徑向組織與性能不均勻，并且鋼管的壁厚尺寸越大，其晶粒越粗大，徑向組織與性能不均勻性越嚴重。以2×1000MW的630℃超超臨界機組示范項目為例，采用新型馬氏體耐熱鋼G115材料作為主蒸汽管道，計算的管道壁厚可達150mm，若采用常規熱處理方法，不但晶粒粗大，且徑向不同位置組織與性能差異非常顯著，嚴重影響630℃超超臨界電站鍋爐服役安全性。

專利CN 103938134 B“提高耐熱合金厚壁擠壓管徑向組織均勻性的方法”，利用感應加熱，實現耐熱合金擠壓前徑向溫差，彌補擠壓過程內外表面溫差，達到耐熱合金管擠壓后徑向組織均勻的目的。

專利CN 103614524 A“一種獲得馬氏體耐熱鋼高持久性能的熱處理方法”，通過二次回火熱處理工藝，使得初始析出相尺寸細小，且數量增加，因此在長時服役過程中，析出相對位錯和板條界的釘扎作用能夠維持在較高的水平，從而使得試樣的持久性能高于傳統熱處理制度處理后的持久性能。

專利CN 101956055 A“一種大口徑厚壁耐熱鋼管的熱處理方法”，根據不同外徑和壁厚，通過900～400℃溫度范圍控制冷速的熱處理方法。