一种大口径奥氏体不锈钢无缝管及其制造方法和用途技术

本发明专利技术提供一种大口径奥氏体不锈钢无缝管及其制造方法和用途，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的外径为610～914mm，径壁比大于45；所述制备方法通过电炉炼钢+真空吹氧脱碳+真空脱气+浇铸+电渣重熔的炼钢工艺得到第一奥氏体不锈钢坯料，之后进行均匀化、镦粗拔长、锻造、热轧、热扩、冷拔等一系列处理工艺，得到尺寸范围宽、综合性能和金相组织均满足钠冷快堆中的安全级高温钠管道的技术协议要求的大口径奥氏体不锈钢无缝管。本发明专利技术所述制造方法整体工艺紧凑、灵活、方便，产品的成材率高，且能耗低；所述大口径奥氏体不锈钢无缝管用于核电系统钠冷快中子反应堆。系统钠冷快中子反应堆。

A large diameter austenitic stainless steel seamless pipe and its manufacturing method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种大口径奥氏体不锈钢无缝管及其制造方法和用途


[0001]本专利技术涉及无缝钢管
，尤其涉及一种大口径奥氏体不锈钢无缝管及其制造方法和用途。

技术介绍

[0002]钠冷快中子反应堆(Sodium
‑
cooledFastReactor，SFR)，是一种快中子增殖反应堆，以液态钠做为冷却剂。钠冷快堆是第四代先进核能系统的主力堆型，它可将天然铀资源利用率大幅提高，并有效解决核废料难以处理的技术问题。钠冷快堆的服役工况极其苛刻，长期处于高温、腐蚀、辐照等苛刻环境，对于在此工况下服役的不锈钢管道材料要求很高。钠冷快堆中的安全二、三级高温钠管道要求设计寿命不低于40年，并对不锈钢管的金相组织和综合性能有很高的要求。同时，为了满足不断增加的装机容量，管道的直径越来越大。
[0003]传统的热穿孔+冷轧、热穿孔+冷轧+冷拔/热挤压+冷轧、热挤压+冷轧+冷拔工艺已经无法满足钠冷快堆中的高温钠管道的尺寸规格、金相组织及综合性能的要求。国内不锈钢冷轧机组所轧不锈钢钢管的最大外径为720mm，达不到钠冷快堆所要求的管道规格。而冷扩工艺每道次的变形量较小，要制造大于720mm外径的不锈钢无缝钢管通常需要多道次冷扩，每次冷扩均需要进行退火处理，不仅生产效率低，而且多次热处理能耗较高。热挤压制成的荒管径壁比小，尺寸精度低，金属损耗大，难以用来生产大口径薄壁无缝钢管，并且由于热挤压后的荒管端部晶粒粗大，即使经过后续的冷轧或冷拔也难以保证成品的金相组织达标，荒管端部切除量较大，材料的利用率降低。
[0004]另外，现有技术的制造工艺无法有效保证高温钠不锈钢无缝管所要求的晶粒度等级和均匀性。突出的问题是坯料、中间品或产品存在边缘长晶或心部粗晶。边缘长晶是由于坯料未经锻造，或虽经锻造但是锻造比不够或终锻温度偏低，后续加工中经连续小变形而产生；心部粗晶是由于加工变形量不够，晶粒未充分破碎或连续高温大变形，使晶粒长大而造成。
[0005]CN104368623A公开了一种大口径不锈钢无缝钢管的生产方法，利用508机组穿孔、扩孔、减壁的方法生产大口径不锈钢无缝钢管，所述不锈钢无缝钢管的外径为380～650mm、壁厚为20～60mm、长度为3000～8000mm。但该方法没有进行坯料的锻造处理、冷轧或冷拔加工以及固溶处理，难以保证所得到的大口径不锈钢无缝钢管达到钠冷快堆系统要求的晶粒度和性能要求。
[0006]CN107803411A公开了一种超级奥氏体不锈钢大直径无缝钢管的制造方法，利用空心锭圆柱管坯料经菌式穿孔机扩径穿孔，然后利用锥形辊斜轧机组进行二次斜轧扩径，并利用冷轧机组进行两道冷轧制造大口径超级奥氏体不锈钢无缝钢管。但是，该方法直接浇铸得到的空心锭圆柱管坯料组织疏松，宏观偏析和合金元素选分结晶导致的微观成分偏析会导致铁素体含量超标，会严重影响到成品管的晶粒度等级和均匀性，以及成品管的综合性能，并且锥形辊斜轧扩径的轧制比较低，穿孔轧制过程中易在荒管内表面产生裂纹。
[0007]因此，为了满足核电系统对大口径奥氏体不锈钢无缝管越来越高的要求，急需开
发一种经济灵活、节能环保、实用高效、可制备得到精度高的大口径奥氏体不锈钢无缝管的生产工艺。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种大口径奥氏体不锈钢无缝管及其制造方法和用途，通过电炉炼钢+真空吹氧脱碳+真空脱气+浇铸+电渣重熔的炼钢工艺得到成分和组织符合要求的奥氏体不锈钢坯料，之后进行均匀化、镦粗拔长、锻造、热轧、热扩、冷拔等一系列处理工艺，得到尺寸范围宽、综合性能和金相组织均满足钠冷快堆中的安全级高温钠管道的技术协议要求的大口径奥氏体不锈钢无缝管。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种大口径奥氏体不锈钢无缝管，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的外径为610～914mm，径壁比大于45。
[0011]本专利技术所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的尺寸范围宽、几何精度高、内外表面质量好，铁素体含量小于1％，拉伸性能、弯曲性能、持久强度性能、抗疲劳性能和晶间耐腐蚀性能等均能够满足钠冷快堆中的安全级高温钠管道的技术协议要求。
[0012]本专利技术所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的外径为610～914mm，例如可以是610mm、630mm、660mm、711mm、720mm、762mm、813mm、864mm或914mm；径壁比大于45，例如可以是46、49、50、55、60、80或90。
[0013]优选地，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的表面粗糙度低于6.3μm，例如可以是6.2μm、6μm、5.8μm、5.5μm、5μm、4μm、3μm或1μm。
[0014]优选地，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的铁素体含量小于1％，例如可以是0.9％、0.7％、0.6％、0.5％、0.3％、0.2％或0.1％。
[0015]优选地，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的晶粒度为5级以上，例如可以是5级、6级或7级；晶粒度最大级与最小级之差不大于2级，无混晶现象。
[0016]第二方面，本专利技术还提供一种大口径奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
[0017](1)不锈钢水依次经电炉初炼、真空吹氧脱碳处理和真空脱气处理后，浇铸得到电极锭；
[0018](2)所述电极锭在惰性气氛下进行电渣重熔，得到第一奥氏体不锈钢坯料；
[0019](3)对所述第一奥氏体不锈钢坯料进行均匀化处理和镦粗拔长处理后，依次经冷却、剥皮加工和打定位孔处理，得到第二奥氏体不锈钢坯料；
[0020](4)所述第二奥氏体不锈钢坯料依次经锻造处理、第一固溶处理和热轧，得到荒管；
[0021](5)所述荒管依次经第二固溶处理、第一冷拔、热扩处理和第三固溶处理，得到毛管；
[0022](6)所述毛管依次经第二冷拔和第四固溶处理，得到所述大口径奥氏体不锈钢无缝管。
[0023]本专利技术所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的制造方法首先通过电炉炼钢+真空吹氧脱碳+真空脱气+浇铸+电渣重熔的炼钢工艺有效地控制非金属夹杂物、杂质元素、残余元素
和有害元素，确保不锈钢的纯净度，并且能够达到严格的化学成分要求，大大降低了电渣锭的切除量，提高了最终产品的成材率；之后通过对第一奥氏体不锈钢坯料进行均匀化处理，消除高合金元素选分结晶引起的微观偏析，降低铸态组织的枝干晶和枝间晶之间的成分差异，获得成分均匀的组织，保证铁素体含量达标；然后对第一奥氏体不锈钢坯料进行镦粗拔长，充分破碎粗大晶粒，消除疏松、缩孔及各向异性，并在锻造后快速冷却通过敏化温度区间，防止碳化物沿晶界析出或坯料心部晶粒长大。本专利技术将锻造处理与热扩处理相配合，制备得到外径为610～914mm且金相组织和综合性能均满足钠冷快堆中的安全二、三级高温钠管道的技术要求。本专利技术所述制造方法在热扩处理后均进行冷拔处理，利用冷拔过程中产生的变形进一步细化晶粒，并提高最终产品的尺寸精度。本专利技术所述制造方法整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径奥氏体不锈钢无缝管，其特征在于，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的外径为610～914mm，径壁比大于45。2.根据权利要求1所述的大口径奥氏体不锈钢无缝管，其特征在于，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的表面粗糙度低于6.3μm；优选地，所述大口径奥氏体不锈钢无缝管的晶粒度为5级以上。3.一种如权利要求1或2所述的大口径奥氏体不锈钢无缝管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：(1)不锈钢水依次经电炉初炼、真空吹氧脱碳处理和真空脱气处理后，浇铸得到电极锭；(2)所述电极锭在惰性气氛下进行电渣重熔，得到第一奥氏体不锈钢坯料；(3)对所述第一奥氏体不锈钢坯料进行均匀化处理和镦粗拔长处理后，依次经冷却、剥皮加工和打定位孔处理，得到第二奥氏体不锈钢坯料；(4)所述第二奥氏体不锈钢坯料依次经锻造处理、第一固溶处理和热轧，得到荒管；(5)所述荒管依次经第二固溶处理、第一冷拔、热扩处理和第三固溶处理，得到毛管；(6)所述毛管依次经第二冷拔和第四固溶处理，得到所述大口径奥氏体不锈钢无缝管。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)将所述电渣锭切除头尾，端部切斜量不得大于公称直径的3.0％，且不超过10mm。5.根据权利要求3或4所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)所述均匀化处理分三个阶段进行，第一阶段按80℃/h～90℃/h的升温速率升温到550℃～600℃，保温1～2h；第二阶段按130℃/h～150℃/h的升温速率升温到950℃～1000℃，保温2～3h，；第三阶段按90℃/h～100℃/h的升温速率升温到1200℃～1230℃，保温40～50h；优选地，所述镦粗拔长处理在快锻机中进行；优选地，所述镦粗拔长处理前的开锻温度为1160℃～1190℃；优选地，所述镦粗拔长处理不少于3道次；优选地，所述镦粗拔长处理后的总锻造比大于5。6.根据权利要求3～5任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)所述第二奥氏体不锈钢坯料在加热炉中加热到1190℃～1210℃后进行锻造处理；优选地，所述锻造处理在径锻机中进行；优选地，所述锻造处理的总延伸系数大于5；优选地，所述第一固溶处理的温度为1050℃～1150℃；优选地，对所述第一固溶处理后的径锻荒管加热到1170～1200℃后进行热轧。7.根据权利要求3～6任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(5)所述第二固溶处理的温度为1050℃～1150℃；优选地，所述第一冷拔的速度为0.8～1.0m/min；优选地，所述第一冷拔后荒管的外径缩减量为2～6mm；优选地，所述第一冷拔后荒管的壁厚减薄量为1.5～3.0mm；优选地，所述热扩处理的温度为860℃～1000℃；优选地，所述热扩处理的扩径比为1.1～1.4；优选地，所述热扩处理的扩管推进速度为20～70mm/min；
优选地，所述热扩处理中的感应加热线圈的长度覆盖荒管的变形区，并向前后各延伸30...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬，王洪海，桑伟，朱光亚，王本军，董西岳，陈星星，
申请(专利权)人：德新钢管中国有限公司，
类型：发明
国别省市：