换热器焊管用不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种换热器焊管用不锈钢及其制造方法。所述换热器焊管用不锈钢的成分质量百分比含量为：Ｃ≤０．０１５、Ｓｉ　０．０５～０．３０、Ｍｎ０～０．３０、Ｃｒ　１６．０～２３．０、Ｐ≤０．０３５、Ｓ≤０．００３、Ｎ≤０．０１５、Ｃ＋Ｎ≤０．０２５、Ｔｉ　１０（Ｃ＋Ｎ）～０．８、Ａｌ　０．０３～０．１２、Ｃａ＝（０．１２～０．１４）Ａｌ、Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｏ≤０．５、余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。所述不锈钢通过元素种类和含量的合理设计，具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性优越、抗应力腐蚀优良等特点，适用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于不锈钢领域，主要涉及不锈钢的冶炼及制造，具体地说，涉及一种成形 性能良好的。
技术介绍
高压加热器、低压加热器、凝汽器是汽轮发电机组中重要的辅机设备，这些换热器 的性能和运行可靠性，将直接影响发电机组整体运行的经济性和安全性。随着我国电力工 业的迅速发展，高参数，大容量机组数量不断增加。参数提高，容量增大，也使换热器的尺寸 越来越大，同时也增加了设计、制造的难度。频繁的启停和急剧的负荷变化，使换热器的运 行工况越来越恶劣。换热器投运率低的问题就成了影响机组等效可用率的重要原因之一。 换热器的故障停用，均会使机组的经济性和出力受到影响。造成换热器投运率低和损坏的 原因是多方面的。有关统计数据表明，换热器管系泄漏使换热器故障停运所占比重最大，而 换热管被冲蚀和各类腐蚀是造成管系泄漏的最主要原因。国内电站换热器使用的换热管主要有碳钢管、不锈钢管、钛管和黄铜管等。与碳钢 管相比，不锈钢换热管在耐冲蚀、耐腐蚀性方面有着无法比拟的优越性，可延长换热器的运 行寿命。但目前大量使用的奥氏体不锈钢管价格昂贵，抑制了用户需求，且其材质对应力腐 蚀也极其敏感，制约了不锈钢换热管在高压加热器领域的应用。铁素体不锈钢换热管，其传热性能优于奥氏体不锈钢，硬度高，具有优良的抗砂蚀 和抗进口端磨损的能力。与奥氏体不锈钢相比具有价格优势。采用铁素体不锈钢管替代碳 钢或奥氏体不锈钢可以进一步提高加热器的使用寿命及可靠性，同时可以避免由于镍价引 起的价格波动。腐蚀性能提高的同时，对成形性要求也越来越高。换热器焊管等要求材料不仅耐 腐蚀性好，同时，也必须具有良好成型性能，以便于加工。现有的应用于热交换器中的铬不锈钢往往通过添加不同合金元素如Mo、Cu、B、稀 土元素中的一种或几种提高耐腐蚀性能，以及采用稳定化元素Ti、Nb、Zr中的一种或者几 种复合添加来稳定铁素体基体中的有害元素，确保不锈钢具有设计要求的性能。然而，过高 的合金成分涉及会显著增加成本，并且增加生产工艺的难度。例如，专利CN200580004781. 0 中记载的高铬不锈钢，含有合金元素Mo和B，虽然提高了钢的耐疲劳性能，但同时也使成本 显著增加。又如专利申请EP861916中记载的不锈钢，成分中添加了稀土元素，虽然提高了 钢的耐腐蚀性能，但同时也提高了生产成本和生产难度。由此可见，现有技术中的不锈钢还不能完全满足目前使用和制造的要求，需要开 发一种耐腐蚀性高、强度高、生产经济的换热器焊管用不锈钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种换热器焊管用不锈钢，能够满足热交换器使用环境， 而且具有良好的加工成型性能、焊接性能以及抗高温氧化性能。为实现上述目的，本专利技术所提供的不锈钢，其成分质量百分比含量为0.015、 Si 0. 05 0. 30、Mn 0 0. 30、Cr 16. 0 23. 0、P 彡 0. 035、S 彡 0. 003、N 彡 0. 015、 C+N^ 0. 025,Ti 10 (C+N) 0·8、Α1 0. 03 0. 12,Ca = (0. 12 0. 14) Al、Ni+Cu+0 彡 0. 5、 余量为Fe和不可避免的杂质。优选地，Ti的质量百分含量为10 (C+N) 0. 5%。优选地，0的质量百分含量彡0.003%。此外，本专利技术还提供了上述不锈钢的一种制造方法，包括炼钢、连铸、修磨、热轧、 热轧钢板退火酸洗、冷轧、冷轧钢板退火酸洗和分卷，其中，所述炼钢依次包括电炉冶炼、 AOD冶炼和VOD冶炼，在VOD冶炼结束后，加入Al和Ca，进行软搅拌，再加入Ti。优选地，所述连铸中，拉速控制为0. 9-1. lm/min,加强电磁搅拌的电流为 1200-1600A，频率为7. 9Hz，所述连铸后的板坯等轴晶比例彡50%。优选地，所述修磨的开始温度彡500 0C，结束温度彡220 0C。进一步优选地，所述热轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的温度为900-1120°C，所述精 轧的温度为800-1050°C。优选地，所述冷轧的压下率为60-80%。更优选地，所述冷轧钢板退火酸洗的温度为850-1050°C，冷轧后钢板的晶粒度等 级为6-8级，表面粗糙度为0. 10 0. 50 μ m。下面将进一步说明本专利技术。本专利技术在成分设计上采用低碳氮设计，不需要添加Mo等贵重金属元素。通过控制 较低的C、N，添加适量Al，并采用Ca处理后，再添加较高含量的Ti，这样使材料既有良好的 成型性，又提高抗晶间腐蚀和全面腐蚀能力，且材料成本相对较低。在生产过程中，加入Ca主要采用加入硅钙盐的方式实现。一段时间的软搅拌能促 使钢中形成12Ca0 ·7Α1203夹杂物。热轧前首先去除板坯表面的氧化皮，再进行5 7道次 粗轧(温度区间900-1120°C)，之后经过5 7道次精轧(温度区间800-1050°C )。冷轧之 后冷轧板退火酸洗，通过控制退火温度和时间使冷轧板充分再结晶，且晶粒度等级达到6-8 级，同时保证一定的表面粗糙度(0. 10 ^ Ra ^ 0. 50，单位μ m)。这样既可以保证深冲加工 性能，又有利于提高全面抗腐蚀性能，获得综合性能满足要求的冷轧不锈钢产品。以下将本专利技术合金成分的设计进行说明C和N:本专利技术钢种属于超低碳氮的铁素体不锈钢，在这种情况下，碳和氮属于杂 质元素，需要尽可能降低其含量。目前冶炼设备的生产能力能够满足将碳和氮控制在(C+N) (质量百分含量)< 0.025%，同时要求钢中C(质量百分含量)<0.015%、N(质量百分含 量)<0.015%。降低C和N总量有利于改善材料成型性能，提高抗腐蚀性能。Cr 是提高耐蚀性和强度的主要合金元素。Cr提高不锈钢在氧化性酸中的耐蚀 性，提高其在氯化物溶液中的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀等耐局部腐蚀能力。Cr提高钢的 强度，但含量过高对成型和焊接性不利，过低不利于提高其腐蚀性能，选择其质量百分含量 范围 16. 0 23. 0%。Si 在钢中可以提高的强度，但是，对钢的成型性和韧性不利。该元素冶炼过程中 常有残留，因此，选择其质量百分含量范围0. 05-0. 30%。Mn 较弱的奥氏体元素，可抑制不锈钢中S的有害作用，改善热塑性。但是，含量过高不利于保证其耐腐蚀性。该元素冶炼过程中常有残留，选择其质量百分含量范围0 0. 30%。Ti 主要与钢中C、N结合，形成碳氮化物，从而提高抗晶间腐蚀能力；Ti还可以与 钢中S结合形成TiC2SK合物，从而避免形成MnS从而引起点蚀。Ti可以提高不锈钢的室 温和高温强度，提高铁素体不锈钢的抗疲劳和冷成型性及焊接性。但是，应适当控制Ti (C， N)的尺寸，以及TiO2夹杂物的数量，选择其质量百分含量范围为10 (C+N) 0.8%，优选为 10 (C+N) 0. 5%。Al 不仅是脱氧剂，也是合金元素。有利于改善材料的成型性能、抗氧化腐蚀性 能。但是，应适当控制氧化物夹杂的数量，并采取钙处理方式对Al的氧化物夹杂进行变性 处理。选择其质量百分含量范围0.03 0. 12%。Ca 加Al后，加入适量Ca处理，可以使Ca脱氧形成的CaO，与钢液中的Al2O3等 形成12Ca0 · 7A1203塑性夹杂物，该复合型夹杂物具有高温塑性，在热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换热器焊管用不锈钢，其成分质量百分比含量为：Ｃ≤０．０１５Ｓｉ０．０５～０．３０Ｍｎ０～０．３０Ｃｒ１６．０～２３．０Ｐ≤０．０３５Ｓ≤０．００３Ｎ≤０．０１５Ｔｉ１０（Ｃ＋Ｎ）～０．８Ａｌ０．０３～０．１２Ｃａ（０．１２～０．１４）ＡｌＮｉ＋Ｃｕ＋Ｏ≤０．５余量为Ｆｅ和不可避免的杂质，其中，Ｃ＋Ｎ≤０．０２５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏光，吴狄峰，常锷，李实，钱春风，袁龙，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]