[发明专利]一种低合金耐热钢钢管及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于耐热钢及钢管制造技术领域，特别是涉及一种低合金耐热钢及钢管制造新工艺，适用于冶金、能源、机械、化工等领域。

背景技术

耐热钢是钢铁材料中重要的一类，主要用作制作高温环境下的结构件。耐热钢按照组织可以分为贝氏体耐热钢、珠光体型耐热钢、马氏体型耐热钢、奥氏体型耐热钢、铁素体型耐热钢以及沉淀硬化型耐热钢。按照合金元素含量可以分为低合金耐热钢和高合金耐热钢，低合金耐热钢通常为贝氏体耐热钢和珠光体耐热钢，高合金耐热钢通常为马氏体、奥氏体以及沉淀硬化型耐热钢。最早的耐热钢是在低碳钢中加入了0.5％Mo，使钢的热强性明显提高，随后在蒸汽锅炉上得到了应用。20世纪60年代我国研制的多元合金化的珠光体耐热钢其工作温度可达600～620℃，用于制造火力发电站的过热器管和再热器；马氏体型耐热钢以9～12％Cr型为主，这类钢有优良的综合力学性能、较好的热强性、耐蚀性及振动衰减性，工作温度为550～650℃；铁素体型耐热钢中含Cr量通常超过12％，这类钢具有优异的耐大气腐蚀、应力腐蚀性能，在一定的酸、碱、盐溶液中有一定的耐腐蚀能力，因此这类钢也可以作为一类优异的不锈钢使用；奥氏体耐热钢在室温和工作温度下的组织都是奥氏体，在高温下具有较高的热强性以及优异的抗氧化性，一般用于制作600℃以上承受较高应力的部件，其抗氧化温度可达850～1250℃；沉淀硬化型耐热钢以17-4PH和15-5PH为代表，这类钢在540～650℃具有较高的热强性和足够的抗氧化性。钢管是耐热钢中重要的一种产品，主要用在火电用钢锅炉上，如锅炉再热器和过热器等。由于耐热钢钢管长时间工作在高温、高压，以及水蒸气的腐蚀下，因此对钢管的高温长时性能要求很高，即钢管的持久性能对它的使用性能影响很大，通常用钢管的持久性能来评价钢管的使用寿命。

热处理是不改变零件形状、尺寸的加工工艺，通过不同形式的加热、保温及冷却方式改变和提高材料的机械性能以及改进材料的工艺性能。通常热处理工艺包括淬火、回火、正火和退火处理。淬火处理就是将钢加热到临界温度A_c3或以上某一温度，保温一定时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以快速冷却的热处理操作称作淬火。通过淬火可以提高工件的强度、硬度和耐磨性。回火就是将淬火后的钢加热到A₁以下的某一温度，保温一段时间，然后以一定方法冷却到室温的热处理工艺。钢淬火后强度和硬度明显提高，但塑形和韧性却大为降低，而回火一方面可以缓解淬火过程中产生的热应力和组织应力，防止工件变形、开裂，另一方面可以改善工件的综合力学性能，提高工件的塑性和韧性。所谓退火通常是将钢加热到临界点以上，保温一定时间，使钢全部或部分奥氏体化，随后缓慢冷却，以获得接近于平衡态的组织。正火是将钢加热到A_c3或A_cm温度以上，保温一定时间，使钢全部奥氏体化，然后在空气中冷却。退火和正火可以细化晶粒、改善钢中第二相的分布和形态、消除内应力、改善组织、便于切削加工。

淬火、退火和正火主要区别就是钢奥氏体化后的冷却速度不同，淬火最快，正火次之，退火最慢。不同的冷却速度获得组织不同，淬火获得马氏体组织，退火通常获得珠光体组织，正火对于低合金钢通常获得贝氏体组织。但正火过程中，由于冷却速度不同，贝氏体形态不同，获得的力学性能差别很大。在实际生产中，对于正火而言，严格控制正火冷却速度决定了工作最终的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低合金耐热钢钢管及制造方法。获得的低合金耐热钢钢管具有优良的持久性能和冲击韧性。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

采用真空感应炉冶炼，其化学成分组成重量百分比为：C：0.25～0.40％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.40～0.80％，P≤0.020％，S≤0.020％，Cr：1.10～1.50％，Mo：0.30～0.60％，V：0.35～0.55％，Nb：0.10～0.30％。其余为Fe和不可避免的杂质。