[发明专利]一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢及其热穿孔方法

说明书

本发明公开了一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢及其热穿孔方法，属于奥氏体不锈钢技术领域。该不锈钢成分(质量百分比)：C：0.015‑0.030％；Cr：14.00‑16.00％；Ni：15.00‑17.00％；Si：4.00‑6.00％；V：0.10‑0.20％；稀土Ce：0.003‑0.03％；Mn：0.50‑1.50％；Mo：0.50‑2.00％；Al＜0.10％；N＜0.02％；Cu：0.50‑1.50％；Fe余量。本发明的高硅奥氏体不锈钢具有优异的抗热加工裂纹性能、优良的耐高温浓硫酸腐蚀性能，锻材可直接进行热穿孔加工，在材料成材率、成本控制方面具有明显的优势。

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢技术领域，具体涉及一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢及其热穿孔方法。

背景技术

高硅奥氏体不锈钢是一种含有4wt.％～8wt.％Si的奥氏体不锈钢，主要用于制造在高温浓硫酸环境下的工业设备，如浓硫酸冷却器、泵、管道等。高硅奥氏体不锈钢之所以在高温浓硫酸中具有优良的耐蚀性能，与其具有较高的Si含量密切相关。Si的加入促进了不锈钢的钝化，使其表面形成外层以SiO₂、内层以Cr₂O₃为主的钝化膜。钝化膜通过抑制阴极反应阻碍了均匀腐蚀和晶间腐蚀，且Si的含量越高，耐蚀性越好。但另一方面，Si含量的增加使得高硅奥氏体不锈钢中易于析出脆性相、热加工性变差。实验表明＞4wt.％Si的高硅奥氏体不锈钢在锻造、热轧、热挤压、热穿孔时极易出现裂纹，导致产品报废，合格率较低，严重制约了高硅不锈钢的应用和发展。

导致高硅不锈钢在热加工开裂的主要原因是Si含量在4wt.％-6wt.％时，组织中易于析出chi相、sigma相等脆性相，严重削弱合金的晶界强度。如果热加工工艺设计不合理，导致合金在热加工时开裂，如图1所示5.5wt.％Si含量高硅不锈钢在热穿孔时的热裂纹。因此，目前国内的高硅奥氏体不锈钢管坯制造主要采用热挤压的方法生产，造成生产成本极高。而当Si＞6wt.％时，合金在凝固析出时就有chi相析出，即使通过高温均匀化处理也不能完全消除，如图2所示。导致合金在热加工过程中极易开裂，热加工性能差。

由此可见，国内缺少一种具有较高Si含量且热加工性好，生产成本低廉，且在较高温度的浓硫酸环境中具有良好腐蚀性能的高硅奥氏体不锈钢。

发明内容

针对目前高硅奥氏体不锈钢热加工性差的问题，本发明的目的是提供一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢及其热穿孔方法。该不锈钢命名为C5钢，在满足高温高浓度硫酸腐蚀性能的情况下，通过合金元素的优化，具有良好的热加工性能，加工成本低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢，按重量百分比计，该不锈钢化学成分如下：

C：0.015-0.030％；Cr：14.00-16.00％；Ni：15.00-17.00％；Si：4.00-6.00％；V：0.10-0.20％；稀土Ce：0.003-0.03％；Mn：0.50-1.50％；Mo：0.50-2.00％；N＜0.02％；Cu：0.50-1.50％；Fe余量。

按重量百分比计，该不锈钢优选的化学成分中，N优选≥0.002％，Si优选≥4.5％。

该不锈钢按重量百分比计的化学成分中，Al＜0.10％，S＜0.002％，O＜0.005％，P＜0.010％。

对该奥氏体不锈钢进行热穿孔加工，具体包括如下步骤：

(1)对锻造管坯进行加热处理；

(2)对锻造管坯进行保温处理；

(3)热穿孔；

(4)对热穿孔后的荒管进行固溶处理和冷却处理。