700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，按重量百分比包括以下组分：C：0.06‑0.10%，Si：0.25‑0.50%，Mn：0.30‑0.50%，P≤0.03%，S≤0.010%，Cr：22.00‑23.00%，Co≤1.0%，Al≤0.5%，Mo：1.00‑2.00%，Fe≤1.0%，W：13.5‑14.5%，B≤0.015%，La：0.01‑0.05%，余量为Ni及微量元素。本发明专利技术中的镍铬钨系高温合金无缝管通过成分控制及参数限定，添加一定量W、Mo、La等元素，制造方法上采用真空感应+电渣重熔冶炼，热挤压+冷轧工艺等，使其具有良好的高温强度和耐腐蚀性，以及良好的长期时效后组织及强度的稳定性，组织及性能完全符合700℃超超临界锅炉用管材的使用要求。

Ni Cr tungsten alloy seamless pipe for 700 supercritical Ultra Supercritical Boiler and its manufacturing method

The present invention relates to a Nickel-chromium-tungsten superalloy seamless tube for 700 C ultra-supercritical boiler, which consists of the following components by weight percentage: C:0.06_ 0.10%, Si: 0.25_ 0.50%, Mn: 0.30_ 0.50%, P 0.03%, S 0.010%, Cr: 22.00_ 23.00%, Co 1.0%, Al 0.5%, Mo: 1.00_ 2.00%, Fe 1.0%, W: 13.5_ 14.00, etc. 5%, B is less than 0.015%, La:0.01 0.05%, the allowance is Ni and trace elements. The Nickel-chromium-tungsten superalloy seamless pipe of the present invention has good high temperature strength and corrosion resistance, as well as good microstructure and strength after long-term aging by adding certain W, Mo, La and other elements, adopting vacuum induction + electroslag remelting smelting, hot extrusion + cold rolling process, etc. The stability and the structure and performance of the tubes meet the requirements of the 700 supercritical ultra supercritical boiler tubes.

【技术实现步骤摘要】
700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管及制造方法
本专利技术涉及一种镍铬钨系高温合金无缝管，具体涉及一种用于700℃超超临界锅炉用的高温合金无缝管。
技术介绍
我国是目前世界最大的煤炭生产和消费国，也是世界上最大的CO2排放国。为了应对气候变化，我国现在面临着巨大的CO2减排压力，而燃煤火电是我国最大也是最集中的CO2排放源。燃煤火电厂降低CO2排放的可能技术途径有3种：碳捕获和埋存技术、煤与生物质混烧技术、提高火电机组效率，目前最可行、经济、可靠的燃煤机组减排CO2的途径就是提高火电机组效率，提高火电机组效率的主要途径就是提高蒸汽参数，发展超临界和超超临界机组。尽可能提高蒸汽参数是大大提高效率、降低煤耗的减排CO2的重要措施。发展高参数、高效率的超超临界机组，关键是材料。为了进一步将机组的净效率提高到50%以上，必须将蒸汽温度提高到700℃以上，这样，能够满足600℃蒸汽参数的合金铁素体和合金奥氏体材料已经不能满足要求，必须采用镍基合金材料。欧盟、美国、日本和我国先后开展了适用于700℃超超临界机组镍基合金高温材料的研发。其中欧盟于1998年开始研发700℃超超临界发电技术，实际试验的镍基材料主要有Sanicro25，Inconel740，Nimonic263，Inconel617B，Inconel625等，美国于2001年开始研发超超临界机组高温材料，选择的镍基合金主要有Haynes230，CCA617，Inconel740和Haynes282等，日本政府2008年开始研发700℃超超临界新材料，主要是Fe-Ni基合金和Ni-Co基合金材料，候选材料还包括Inconel617、HR35、CCA617、Haynes230、Alloy740、Nimonic263和HR6W等。我国起步较晚，于2011年1月开始了“国家700℃超超临界燃煤发电关键技术和设备研发及应用示范”项目的研究，研究的镍基合金主要有GH2984，BT700，C-HRA-1，C-HRA-3，N06230等，本专利材料相当有N06230。目前，各国对700℃超超临界锅炉用材料主要处于研究阶段，而对工业化生产工艺报道较少，对外一直处于技术封锁状态。镍基合金管技术含量高，冶炼及制造难度大，很大程度制约我国火电机组的竞争力，影响整个行业的健康发展。现有技术中，冶炼成分及元素偏析很难控制，热加工工艺、冷加工工艺无相应的参考经验，从而影响700℃超超临界锅炉用材料工业化生产进程。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提供一种具有耐高温、耐氧化腐蚀、耐持久、高抗拉强度和高屈服强度、较小的表面粗糙度，以及良好的尺寸精度和表面质量的用于700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，按重量百分比包括以下组分：C：0.06-0.10%，Si：0.25-0.50%，Mn：0.30-0.50%，P≤0.03%，S≤0.010%，Cr：22.00-23.00%，Co≤1.0%，Al≤0.5%，Mo：1.00-2.00%，Fe≤1.0%，W：13.5-14.5%，B≤0.015%，La：0.01-0.05%，余量为Ni及微量元素。700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管按如下步骤制造：（一）合金采用真空感应冶炼，浇铸成Ф325×2800mm的钢锭，然后电渣重熔冶炼成Ф430mm锭，进行1200℃×24h的均匀化热处理；（二）将步骤（一）得到的钢锭采用2000吨快锻开坯成320mm八角坯，再用1300吨径锻机锻成Ф250mm锻坯；（三）将步骤（二）得到的锻制管坯进行精剥皮，然后分段切成一定长度，机加工成规格为Ф236mm的热挤压坯，然后在1200℃下进行热挤压，得到规格为Ф135×18mm的热挤压管；（四）将步骤（三）得到的热挤压管进行固溶热处理，热处理温度为1200℃，保温1.5h，水冷；（五）将步骤（四）热处理后的合金管经过两道次冷轧到成品规格为Ф114×14mm的中间管坯，管外径偏差为±0.8mm，壁厚偏差为±0.5mm；（六）将步骤（五）处理后的中间管进行去油及固溶热处理，固溶热处理温度为1230℃，保温1.5h，水冷，然后进行矫直、酸洗、表面检验修磨、清洗；（七）将步骤（六）处理后的合金管冷轧至成品规格为Ф89×12mm的合金管，管外径偏差控制在±0.4mm，壁厚偏差控制在±0.3mm，去油后进行固溶热处理，热处理温度为1230℃，保温1h，水冷；（八）将步骤（七）处理后的合金管进行矫直，然后采用5-8%的氢氟酸+10-15%的硝酸在50℃下进行酸洗，最后对合金管内外表面进行精抛光。本专利技术的有益效果是；（1）本专利技术一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管的组分中选择性加入了合金元素，如Cr：22.00-23.00%，Mo：1.00-2.00%，W：13.5-14.5%，La：0.01-0.05%等，其中：Cr、Mo、W的加入：Cr的加入使合金在氧化介质中能形成稳定的氧化膜，提高合金的高温抗氧化性能，还可提高镍基合金在高温含硫气体中的抗氧化性，Mo可强烈提高镍基合金的耐点蚀和抗缝隙腐蚀性能，W的加入作用与钼接近，可提高合金的抗局部腐蚀性能，在热处理过程中促进碳化物如M6C，M23C6和MC的形成。这些碳化物将阻碍晶粒生长，并增加晶界。碳化物强化的作用取决于其形状，尺寸，类型和分布。由于在649～870℃温度区间内只有M6C、M23C6型碳化物相析出，没有有害相(如σ相、μ相)析出，组织稳定，能够保持良好的塑性和冲击韧度。La的加入：主要目的是为了改善其抗氧化性能，La为一种活泼性元素，能加强冶炼过程的脱氧效果，显著降低合金中氧的含量，还可与晶界上的低熔点杂质形成熔点较高的化合物，起到净化晶界及强化晶界的作用。（2）本专利技术成型过程采用两道次冷轧，每道次变形量不超过35%，若超过35%，合金管在轧制过程中有开裂的风险；送进量控制在2mm，轧制速度小于30次/min，可以有效防止合金管的不均匀变形，获得的合金管表面质量良好、尺寸偏差小。（3）本专利技术700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管制造步骤（八），采用了5-8%的氢氟酸+10-15%的硝酸在50℃下进行酸洗，可有效去除合金管表面氧化皮，且能表面不过酸。酸洗后对合金管进行内外抛光，可保证表面质量及尺寸偏差。（4）本专利技术700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，采用高温箱式炉进行固溶热处理，热处理温度为1230℃，保温1h，水冷，保证了合金管的强度、塑性及耐蚀性能。本专利技术制造方法采用真空感应+电渣重熔冶炼，热挤压+冷轧工艺等，使成品合金管具有良好的高温强度和耐腐蚀性，以及良好的长期时效后组织及强度的稳定性，组织及性能完全符合700℃超超临界锅炉用管材的使用要求。具体实施方式实施例1本实施例的一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，其主要组分重量百分比为：C：0.08%，Si：0.35%，Mn：0.49%，P：0.005%，S：0.002%，Cr：22.20%，Co：0.06%，Al：0.36%，Mo：1.31%，Fe：0.27%，W：13.86%，B:0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，其特征在于，按重量百分比包括以下组分：C：0.06‑0.10%，Si：0.25‑0.50%，Mn：0.30‑0.50%，P≤0.03%，S≤0.010%，Cr：22.00‑23.00%，Co≤1.0%，Al≤0.5%，Mo：1.00‑2.00%，Fe≤1.0%，W：13.5‑14.5%，B≤0.015%，La：0.01‑0.05%，余量为Ni及微量元素。

【技术特征摘要】
1.一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，其特征在于，按重量百分比包括以下组分：C：0.06-0.10%，Si：0.25-0.50%，Mn：0.30-0.50%，P≤0.03%，S≤0.010%，Cr：22.00-23.00%，Co≤1.0%，Al≤0.5%，Mo：1.00-2.00%，Fe≤1.0%，W：13.5-14.5%，B≤0.015%，La：0.01-0.05%，余量为Ni及微量元素。2.根据权利要求1所述的700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，其特征在于：合金管内外表面粗糙度Ra≤3.2μm；晶粒度≥5级；室温力学性能：Rm≥760MPa，Rp0.2≥310MPa，A≥40%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；室温冲击性能：沿管道纵向冲击功平均值Akv2≥50J，试样为夏比V型缺口；高温力学性能：100℃时，Rm≥758MPa，Rp0.2≥289MPa，200℃时，Rm≥744MPa，Rp0.2≥256MPa，300℃时，Rm≥712MPa，Rp0.2≥230MPa，400℃时，Rm≥700MPa，Rp0.2≥218MPa，500℃时，Rm≥693MPa，Rp0.2≥216MPa，600℃时，Rm≥658MPa，Rp0.2≥204MPa，700℃时，Rm≥572MPa，Rp0.2≥198MPa，800℃时，Rm≥393MPa，Rp0.2≥176MPa，900℃时，Rm≥239MPa，Rp0.2≥154MPa；按ASTMG28中A法进行晶间腐蚀试验，在沸腾溶液中暴露24h，平均腐蚀速率≤12mm/a。3.根据权利要求1所述的700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管，其特征在于：合金管经700℃时效热处理2000h内，室温力学性能：Rm≥760MPa，Rp0.2≥310MPa，A≥35%，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；700℃时，Rm≥600MPa，Rp0.2≥260MPa，A≥35%；室温冲击性能：沿管道纵向冲击功平均值Akv2≥40J，试样为夏比V型缺口。4.一种700℃超超临界锅炉用镍铬钨系高温合金无缝管制造方法，其特征在于包括如下步骤：（一）合金采用真空感应冶炼，浇铸成Ф325×2800mm的钢锭，然后电渣重熔冶炼成Ф430mm锭，进行1200℃×24h的均匀化热处理；（二）将步骤（一）得到的钢锭采用2000吨快锻开坯成320mm八角坯，再用1300吨径锻机锻成Ф250mm锻坯；（三）将步骤（二）得到的锻坯进行精剥皮，然后分段切成一定长度，机加工成规格为Ф236mm的热挤压坯，然后在1200℃下进行热挤压，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：高佩，吴青松，丛生达，曾凡博，黄程耀，
申请(专利权)人：江苏银环精密钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32