【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无缝钢管生产，具体为一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法。
技术介绍
1、石油天然气是重要的能源资源，经过持续的开采，地球表层易开发油气资源的不断减少，石油天然气的开采从陆地转向深海、沙漠和深山地区。油气井内环境条件复杂，既高温高压、高矿化度，又存在co2、h2s、cl-等多种腐蚀介质，极易造成腐蚀穿孔，从而引发管子泄漏断裂事故，这就需要提升材料的耐腐蚀性。因此，油气田对力学性能高、耐腐蚀性好的材料的需求逐渐增大。普通碳钢已无法满足耐蚀性能要求，双相不锈钢和镍基合金成本较高，而马氏体不锈钢便宜，耐腐蚀性好，在石油天然气开采领域有着广泛应用。
2、合金含量13％的cr系马氏体不锈钢，通过适当工艺调质处理后具备优异的力学性能和耐腐蚀性能，且经济性好，成为油气田开采的首选材料，有很好的发展前景。但是，普通的l80-13cr成分钢热处理后，随着强度的增加，塑性明显降低，冲击功较低，材质脆性大，不能满足高强度高韧性用材的技术要求。而超级13cr钢具有低的c含量，高的ni、mo等合金元素，耐腐蚀性和力学性能都比较优异，但是成本相对较高，大量使用也会增加投资成本。
3、马氏体不锈钢传统的生产工艺是：铸锭—锻造—坯料车光/钻孔—热穿孔或者热挤压成型—油淬热处理—修磨裂纹。传统生产方法的缺点是锻造冒口切除大，穿孔易出现裂纹，成材率低，生产流程长，厚壁管空淬性能低，单独用水淬火容易裂纹，单独用油淬调质容易着火，现场操作安全性差。
4、所以我们提出了一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，以解决上述
技术介绍
提出的目前市场上的马氏体不锈钢锻造冒口切除大，穿孔易出现裂纹，成材率低，生产流程长，厚壁管空淬性能低，单独用水淬火容易裂纹，单独用油淬调质容易着火，现场操作安全性差的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，无缝钢管用钢的成分按质量百分比为：c：≤0.18％、si：0.40～1.10％、mn：0.60～1.20％、p：≤0.018％、s：≤0.005％、cr：10.5～13.5％、ni：0.40～2.50％、mo：0.30～0.75％、nb：0.03～0.08％、v：0.05～0.15％、al：0.005～0.04％、cu：≤0.25％、n：≤0.045％、o：≤0.0035％、h：≤0.0004％、ti≤0.03％，其余为fe和不可避免杂质，所述高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产包括以下步骤：
3、步骤一：钢的冶炼：电弧炉、炉外精炼、真空脱气、连铸
4、加料要求：铁水中成分按质量百分比为si≤1.25％、mn≤0.60％、p≤0.080％、s≤0.10％、渣量≤0.5％，生产所需加入合金料必须全部进行烘烤，合金温度≥120℃，保持时间≥2h；
5、电弧炉冶炼要求：冶炼前期加强脱p操作，出钢温度≥1650℃，c成分按质量百分比≥0.08％，p成分按质量百分比为≤0.008％，严禁出钢下渣；
6、aod冶炼控制要求：
7、a)兑钢要求：①半钢水p≤0.010％，严禁带渣进入炉内，温度≥1550℃，②压力：o2≥1.6mpa，n2≥0.8mpa，ar≥1.6mpa，③纯度：o2≥99.99％，ar≥99.97％，④为控制钢水的气体含量要求全程吹ar气；
8、b)氧化期：①调整cr进规格，分批加入石灰(2～3批)间隔时间5～8min，控制渣量在±8％(钢水量)，②c≤0.06％取样测温，t≥1650℃，③根据c含量，温度适当补吹；
9、c)还原期：①加入si铁还原，萤石适量，纯吹ar时间≥5min，温度≥1680℃，②测温取样，流扒渣≥85％，③根据试样调整成分，加入石灰，萤石，al锭1～2kg/t，吹ar时间≥3min，石灰烘烤＞500℃，萤石、硅钙粉需低温烘烤＜200℃；
10、d)出钢：渣转绿白(流动性好)，温度≥1600℃，钢渣混冲严禁散流；
11、lf冶炼控制要求：
12、a)钢包入精炼位，以送电升温为主、保证钢包内还原气氛，取样做全分析，根据全分析结果，调整钢液成分，白渣保持时间≥20min，严格按目标成分控制，并保证钢水成分均匀稳定；
13、b)各种化学成分必须在钢包出lf炉前5～10min调整完毕并进入规格，吊包前5～10min不准加渣料、合金、增c剂、脱氧剂；
14、vd真空脱气控制要求：
15、a)钢包自由空间高度≥800mm，真空度≤67pa以下保持20min，保压过程中严禁将氩气关闭；
16、b)破空后，搅拌1～2min取样分析，喂ca-si线进行终脱氧和夹杂物变性处理；
17、c)加碳化稻壳保温，软吹时间≥10min，碳化稻壳需覆盖整个钢液面，并等待分析结果，成分合格后吊包，软吹以渣面蠕动不裸露钢液为准，吊包前及时清理钢包周围粘渣，确保浇注中不掉渣，吊包温度1550～1580℃；
18、连铸控制要求：采用弧形连铸机浇铸，过热度控制在30～50℃；浸入式水口插入深度90～125mm，拉速0.10～0.65m/min；采用三段式二冷，结晶器中加入保护渣，采用组合电磁搅拌，形成圆形连铸坯，然后缓冷；
19、步骤二：电渣重熔
20、将连铸坯作为电极坯，用电渣重熔工艺冶炼出空心电渣锭，电极坯料表面经抛丸处理，清除氧化铁皮，电渣重熔渣系为四元渣系：caf2、al2o3、cao、mgo渣，采用高纯度重熔提纯渣，电渣重熔过程分阶段控制电流与电压，电压50～80v、电流6000～12000a，结晶器冷却水出水温度40～60℃；电渣重熔全过程采用氩气保护，防止钢液的二次氧化；
21、步骤三：电渣锭退火
22、加热到855℃保温4～8h，以20～30℃/h炉冷至500℃以下出炉空冷；
23、步骤四：挤压管坯准备
24、根据钢管成品长度，将退火后的电渣锭分切、机加工、修磨、抛光；
25、步骤五：钢管挤压成形
26、用6300t卧式挤压机组将钢管挤出；包括①将挤压管坯在电阻炉中预热到800～900℃保温2～3h，②用电磁感应加热炉将预热后的管坯加热到挤压温度1150～1200℃，③经过18～23mpa高压水除鳞，将玻璃粉润滑剂涂抹在高温坯料内外表面，涂抹厚度0.2～0.4mm，且挤压模入口处放置玻璃垫，玻璃垫内孔比钢管直径大25～41mm，玻璃垫厚度18～30mm，④将润滑后的高温坯料放置到挤压桶内，挤压桶内径比坯料外径大5～10mm，挤压速度180～280mm/s，挤压前横截面的面积和挤压后横截面的面积比值是4.5～15.5，钢管挤压后空冷；
27、步骤六：钢管退火：
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【技术保护点】
1.一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，无缝钢管用钢的成分按质量百分比为：C：≤0.18％、Si：0.40～1.10％、Mn：0.60～1.20％、P：≤0.018％、S：≤0.005％、Cr：10.5～13.5％、Ni：0.40～2.50％、Mo：0.30～0.75％、Nb：0.03～0.08％、V：0.05～0.15％、Al：0.005～0.04％、Cu：≤0.25％、N：≤0.045％、O：≤0.0035％、H：≤0.0004％、Ti≤0.03％，其余为Fe和不可避免杂质，所述高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述不锈钢管的外圆直径为97～335mm，且不锈钢管的壁厚为6～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤四中的挤压管坯准备阶段方法为：外圆单边加工掉3～7mm，内孔单边加工量掉2.5～6.5mm，头部外圆处加工出半径R32mm的圆角，表面粗糙度Ra≤3.2μm，直径
4.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤五中的钢管挤压成形阶段方法为：坯料在电磁感应炉中加热2遍，第1遍加热功率350～500KW，频率35～60HZ，温度到1100～1140℃，均热时间3～6min；第2遍加热功率600～800KW，频率50～80HZ，温度到1150～1200℃，完成加热。
5.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤七中的淬火处理阶段方法为：当钢管壁厚不低于25mm时，①将钢管送入淬火炉中加热到960～1010℃，完成保温后立刻出炉；②迅速将钢管转移到装满循环水的水槽中的旋转托轮上，托轮转速45rpm，每对拖轮间距0.7～1.1m，钢管在拖轮的带动下旋转，打开布置在钢管一端的内喷嘴，内喷嘴内径比钢管内径小25～35mm，内喷水沿轴向喷入钢管内孔中；③内喷水冷却8s～15s后，旋转托轮装置整体下沉，使钢管横截面直径方向2/3浸入水面以下，钢管在内喷和浸入同时作用下继续冷却；④当钢管温度冷却到260～360℃时，旋转托轮装置整体升起使钢管离开水面；⑤将淬水后的钢管快速转移至冷却油槽内，利用油作为冷却介质，降低淬火应力，冷却到80℃以下空冷到室温。
6.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤五中的6300T卧式挤压机组包括：模尾撑(11)、模中撑(12)、模座(13)、挤压模(14)、模支撑(15)、内层(21)、中间层(22)、外壳(23)、挤压桶(24)、芯棒(31)、挤压垫(32)、芯棒连接件(33)、芯棒支撑(34)和挤压杆(35)；
7.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13Cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤七中的冷却机构包括冷却水槽(36)、内喷嘴(37)、旋转托轮(38)、搅拌装置(39)、冷却水(40)和钢管(41)；
...【技术特征摘要】
1.一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，无缝钢管用钢的成分按质量百分比为：c：≤0.18％、si：0.40～1.10％、mn：0.60～1.20％、p：≤0.018％、s：≤0.005％、cr：10.5～13.5％、ni：0.40～2.50％、mo：0.30～0.75％、nb：0.03～0.08％、v：0.05～0.15％、al：0.005～0.04％、cu：≤0.25％、n：≤0.045％、o：≤0.0035％、h：≤0.0004％、ti≤0.03％，其余为fe和不可避免杂质，所述高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述不锈钢管的外圆直径为97～335mm，且不锈钢管的壁厚为6～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤四中的挤压管坯准备阶段方法为：外圆单边加工掉3～7mm，内孔单边加工量掉2.5～6.5mm，头部外圆处加工出半径r32mm的圆角，表面粗糙度ra≤3.2μm，直径偏差±1.5mm，长度偏差±5mm，头尾两端面平齐。
4.根据权利要求1所述的一种经济型高钢级13cr马氏体不锈钢管的生产方法，其特征在于：所述步骤五中的钢管挤压成形阶段方法为：坯料在电磁感应炉中加热2遍，第1遍加热功率350～500kw，频率35～60hz，温度到1100～1140℃，均热时间3～6min；第2遍加热功率600～800kw，频率50～80hz，温...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锦永，高杰，刘富强，
申请(专利权)人：邯郸新兴特种管材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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