一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，其包括以下步骤：步骤1、对TP321不锈钢原料锭进行精炼，步骤2、锻造制坯：采用二火锻造控温控变形量的工艺路线进行；步骤3、穿孔延伸制荒管；步骤4、冷加工成型获得钢管；步骤5、对钢管进行除油、打磨和喷丸表面处理，获得成品。本发明专利技术制备的不锈钢无缝钢管可以符合核电高温气冷堆过热蒸汽管道的技术要求，能够为核电提供安全的钢管。能够为核电提供安全的钢管。

【技术实现步骤摘要】
一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法


[0001]本专利技术涉及钢管锻造
，特别涉及一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法。

技术介绍

[0002]核裂变隐藏着大量能量，1千克U235裂变产生的能量相当于2000吨煤燃烧产生的热量而且无碳排放，因此核电是当前我国调整能源结构，减少碳排放的重要手段，是我国的能源战略和发展的必由之路，核安全是世界各国最关心和最需要解决的重要问题。石岛湾核电站是我国自行研发独立建造的高温气冷堆核电厂，世界首座采用了先进的高温气冷技术，是目前国际核能领域中六种第四代核能系统的首选堆型之一。它适应性极强，即便面对最危险的地震等突发情况，核电反应堆也不会被融毁，更不会有大量的外泄放射性物质，甚至被全世界称为永不融毁的核反应堆。但是，高温气冷堆出口温度高压力大，可产生19.0MPa、535℃的高温高压过热蒸汽，热效率可达40％，可提供900
‑
950℃左右的高温工艺气体，因此对输送管道的有非常高的要求。因此，在核电站的特定技术要求和规范下，如何锻造得到可以配合过热蒸汽发生器使用的蒸汽输送管道成为了申请人亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法。本专利技术制备的不锈钢无缝钢管可以符合核电高温气冷堆过热蒸汽管道的技术要求，能够为核电提供安全的钢管。
[0004]本专利技术的技术方案：一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1、对TP321不锈钢原料锭进行精炼，使得钢中非金属夹杂物符合以下要求：A≤1.0级、B≤1.5级、C≤1.5级、D≤1.5级，且A+B+C+D≤4.5级；
[0006]步骤2、锻造制坯：采用二火锻造控温控变形量的工艺路线，始锻温度比非真空冶炼钢降低50
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70℃，终锻温度＞800℃，加热时间0.8mm/分，一火锻方、二火规圆，每次变形量不大于30％；
[0007]步骤3、穿孔延伸制荒管：将外径为616mm的圆钢，通过一次穿孔得到外径为635mm、壁厚为100mm的毛管，用小于过热温度50度的温度加热，加热速度1mm/min来穿孔，之后水淬；再二次延伸轧制将毛管轧制成外径695mm、壁厚43mm的荒管，加热温度为小于过热温度70度的温度，加热速度为1.2mm/min，再水淬；
[0008]步骤4、冷加工成型：将外径695mm、壁厚43mm的荒管冷扩至外径775mm，再冷拔至外径762mm、壁厚34mm的钢管，然后加固溶热处理，中间热处理温度1120℃，保温时间70min，最终热处理温度1100℃，保温时间70min，获得钢管；
[0009]步骤4、对钢管进行除油、打磨和喷丸表面处理，获得成品。
[0010]上述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤1中，所述精炼包括对核有害元素的控制，工序依次是三脱铁水、中频炉预溶处理、AOD处理、RH真空处理和模铸处理，使得TP321不锈钢原料锭的脱氢率达到80％以上，P、V、Cu有害金属元素降低60％以上，Co元素降低率达到93％以上。
[0011]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤1中，所述精炼包括采用真空感应炉冶炼并真空浇注，真空度要求在0.05
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100Pa；炉料熔化后保持真空下金属液沸腾5
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30min，通过真空碳氧化反应降低氧含量，使钢中全氧含量降低到15ppm以下，减少钢水中的夹杂物，并使钢水中的夹杂物尺寸控制在15μm以下。
[0012]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，在RH真空处理过程中，脱氢同时配有氧枪精准用于脱碳和升温，使得冶炼过程碳含量得到精确控制。
[0013]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤1中，所述精炼包括二次冶炼型锭和电渣重熔，以利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行二次熔炼，提高TP321不锈钢的强度，同时在钢锭的表面形成保护层，并获得大规格的钢锭。
[0014]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤3中，使用Ф720穿孔机组进行穿孔处理，辊型为锥形，辗轧角β＝15
°
、前进角α＝12
°
，转速12r/min。
[0015]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤4中，所述除油处理是在除油缸中将配比为1:2的除油剂与水混合，加热温度70℃，将钢管浸泡40
‑
60分钟，出缸后用清水冲洗。
[0016]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤4中，所述冷加工成型采用冷拔变形，以减少位错而引起的加工硬化，避免出现形变马氏体组织转变，产生内应力骤增。
[0017]前述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，步骤5中，所述喷丸处理使用混丸，比例为1:2的不锈钢丸和铸钢丸，弹丸尺寸直径0.7
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1.2mm。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1、本专利技术针对TP321不锈钢无缝管的原料进行了精炼处理，通过进行超低氢含量、深脱氧及夹杂物含量控制以及核有害元素的控制等，使得制备的TP321不锈钢无缝管的成为实现高品质核电不锈钢生产的基本条件。
[0020]2、本专利技术锻造出的TP321不锈钢无缝管可以服役650℃的高温环境，其具有足够的蠕变强度、持久强度和高强韧性能。本专利技术是以高温持久强度极限为主要依据，再以蠕变极限来校核的过热蒸汽管道强度计算，可以保证在蠕变条件下的安全运行，另一方面还可以避免因管壁过厚而造成加工工艺和运行上的困难。
[0021]3、本专利技术锻造出的TP321不锈钢无缝管在管道壁厚全厚度组织、性能均匀性和稳定性上具有良好的表现。本专利技术可以使晶粒变化的可能性达到最小值，减少因其变化而改变晶粒的尺寸和均匀性，避免生产过程中容易出现的晶粒尺寸不合格或“混晶”的现象出现，锻造出的TP321不锈钢无缝管所有壁厚厚度范围内任意位置的晶粒度控制在4
‑
7级，级差不超过2级。
[0022]4、本专利技术采用高效碱性除油剂，合理地控制使用温度和时间以满足热处理前管道表面纯净度的要求，同时结合现场实际情况，采用表面打磨+喷丸的表面处理技术达到消除残余应力的目的。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0024]实施例：一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，包括以下步骤：步骤1、对TP321不锈钢原料锭进行精炼，使得钢中非金属夹杂物符合以下要求：A≤1.0级、B≤1.5级、C≤1.5级、D≤1.5级，且A+B+C+D≤4.5级，其中A类(硫化物)，B类(氧化铝类)；C类(硅酸盐类)，D类(球状氧化物)；其含有的原料成分的质量分数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对TP321不锈钢原料锭进行精炼，使得钢中非金属夹杂物符合以下要求：A≤1.0级、B≤1.5级、C≤1.5级、D≤1.5级，且A+B+C+D≤4.5级；步骤2、锻造制坯：采用二火锻造控温控变形量的工艺路线，始锻温度比非真空冶炼钢降低50
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70℃，终锻温度＞800℃，加热时间0.8mm/分，一火锻方、二火规圆，每次变形量不大于30％；步骤3、穿孔延伸制荒管：将外径为616mm的圆钢，通过一次穿孔得到外径为635mm、壁厚为100mm的毛管，用小于过热温度50度的温度加热，加热速度1mm/min来穿孔，之后水淬；再二次延伸轧制将毛管轧制成外径695mm、壁厚43mm的荒管，加热温度为小于过热温度70度的温度，加热速度为1.2mm/min，再水淬；步骤4、冷加工成型：将外径695mm、壁厚43mm的荒管冷扩至外径775mm，再冷拔至外径762mm、壁厚34mm的钢管，然后加固溶热处理，中间热处理温度1120℃，保温时间70min，最终热处理温度1100℃，保温时间70min，获得钢管；步骤5、对钢管进行除油、打磨和喷丸表面处理，获得成品。2.根据权利要求1所述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，其特征在于：步骤1中，所述精炼包括对核有害元素的控制，工序依次是三脱铁水、中频炉预溶处理、AOD处理、RH真空处理和模铸处理，使得TP321不锈钢原料锭的脱氢率达到80％以上，P、V、Cu有害金属元素降低60％以上，Co元素降低率达到93％以上。3.根据权利要求1所述的核电高温高压过热蒸汽用不锈钢无缝钢管的加工方法，其特征在于：步骤1中，所述精炼包括采用真空感应炉冶炼并真空浇注，真空度要求在0.05
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100Pa；炉料熔化后保持真空下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，林日和，黄武军，郑顺奇，李晓华，
申请(专利权)人：浙江卓业能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：