[发明专利]一种奥氏体不锈钢炉管的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢炉管的生产方法。

背景技术

奥氏体不锈钢炉管的主要材质为不锈钢321、347H，规格范围为Φ219×20～Φ325×40mm，使用压力为0.5～30MPa，温度范围为300～600℃。鉴于高温、高压且存在氢脆倾向，因此该炉管的加工过程要求非常严格，需避免造成局部损伤的任何因素存在（Fe离子污染、Cl离子污染等）。

为避免过程造成的产品损伤，通常炉管的生产工艺为热轧生产。热轧主要包括穿孔+轧制两个工序。由于穿孔过程轧制空间不封闭，穿孔过程中金属向不封闭区域自由流动，导致热轧管的尺寸精度偏差大。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种奥氏体不锈钢炉管的生产方法，针对炉管的材质及规格，合理制定热变形工艺和设备参数，同时对后续的热处理进行了要求。其特点是大变形热挤压（断面收缩率50%以上）+固溶+稳定化处理，满足炉管要求的各项理化指标。

本发明提供的一种奥氏体不锈钢炉管的生产方法，包括以下步骤：

(1)坯料准备

①坯料采用电炉+AOD+LF炉冶炼，径锻后车光至Φ360～450mm；

②成分要求如下：C≤0.10%；Si≤0.75%；Mn≤2.00%；P≤0.040%；S≤0.030%；Cr：16.00～20.00%；Ni：9.00～14.00%；Ti：5C～0.60%；Nb：8C～1.00%；

 ③ 将坯料分段锯切至600～850mm，深孔钻加工Φ80～Φ100mm中心通孔；

(2)热挤压

①坯料预热：坯料在环形炉中预热，环形炉温度设置为850±10℃，驻炉时间为180～250min，随外径增加驻炉时间相应增加；

②一次感应加热：坯料放入中频感应炉感应加热，感应加热温度设定为1150±10℃，保温时间为1～3min，加热功率为600～650kW，保温功率≤200kW；

③玻璃粉润滑：坯料内、外壁使用高温下熔融态的玻璃粉进行润滑；

④扩孔：使用Φ185～260mm的扩孔锥进行扩孔；

⑤二次感应加热：坯料放入中频感应炉感应加热，感应加热温度设定为1200±10℃，保温时间为1～3min，加热功率为600～650kW，保温功率≤200kW；

⑥热挤压：热挤压采用Φ219×20～Φ325×40mm的热挤压工模具，形状及示意图见图1，断面收缩率不小于50%，挤压后30±5s内完成固溶；

挤压过程示意见图1，挤压比由坯料尺寸、挤压针尺寸、挤压模尺寸决定；需根据成品管材的尺寸要求，选择坯料规格及工模具尺寸。

热挤压后钢管的外径范围为Φ219～325mm，公差为±2mm；壁厚范围为20～40mm，壁厚公差±1mm。 

（3）固溶   

热挤压后30±5s内完成在线固溶；

在线固溶后需进行二次固溶，固溶温度设定为1040~1190℃，保温时间为2～3min/mm； 

（4）稳定化处理

稳定化温度设定为920±10℃，时间为5～10min/mm；

稳定化后依次经矫直、锯切、酸洗即为成品。

上述方案中，所述玻璃粉润滑过程中，所述熔融态玻璃粉的温度为1100～1250℃。

上述方案中，所述的坯料为不锈钢321或347H材质。进一步地，所述坯料347H的固溶温度设定为1180±10℃，保温时间为2～3min/mm；坯料321的固溶温度设定为1050±10℃，保温时间为2～3min/mm。

本发明中的固溶工艺原理：挤压过程断面收缩率大，且347H、321含有Nb、Ti细化晶粒度的元素存在，因此挤压态钢管晶粒度通常在8级以上，需要进行固溶，以使晶粒度控制在4～7级之间。为减小腐蚀倾向，347H和321在固溶后需进行稳定化处理，便于NbC、TiC析出以稳定C元素，防止Cr23C6析出造成晶界贫Cr。

本发明提供的一种奥氏体不锈钢炉管的生产方法，带来的有益效果：

（1）加工工艺：制定了大变形热挤压（断面收缩率50%以上）+固溶+稳定化处理，可以生产出热挤压态成品炉管；本发明主要适用于石油加氢装置中加热炉炉管，一般为无缝管；

（2）固溶温度：采用了高温固溶工艺（347H的固溶目标温度1180±10℃，保温时间2～3min/mm；321的固溶目标温度1050±10℃，保温时间2～3min/mm），可以控制晶粒度在4～7级且理化性能满足用户需求的炉管。

附图说明