[发明专利]一种镍基耐热合金无缝管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基耐热合金无缝管的制造方法。

背景技术

镍基耐热合金具有优良的耐腐蚀、抗氧化及良好的机械性能，应用于航空、航天、能源及石油化工领域。含有镍、铬、钴的镍基耐热合金具有特别优异的抗烟气腐蚀性能及持久性能，也被选为新一代电站锅炉主要候选材料。但是，镍基耐热合金由于具有合金化元素含量高、变形抗力大、挤压易开裂、管材组织难以控制、可加工温度区间窄、冷变形抗力高、热处理工艺复杂等一系列特点，制管生产一直是其重大难题。现有的镍基耐热合金无缝管的制造方法尤其在冷轧生产过程中，由于减壁量、减径量不合理匹配，质量与室温力学性能（20℃）差，极易产生“炸裂”及“橘皮”缺陷。因此，在管材制备过程中如何能够有效实现热挤压、控制管材质量，确保组织性能是急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有镍基耐热合金无缝管的制造方法的上述不足，提供一种质量高、性能高的镍基耐热合金无缝管的制造方法。

本发明的镍基耐热合金无缝管的合金名义成分为Ni-25Cr-20Co。

本镍基耐热合金无缝管的制造方法包括下述依次的步骤Ⅰ热挤压、Ⅱ  冷轧+软化退火与Ⅲ  固溶+时效热处理，其特征是：

在步骤Ⅰ热挤压

首先将打好通心孔的管坯放入环形炉内加热，加热总时间不小于120 min，不大于180min，出环形炉温度为900～950℃。管坯一次感应加热温度为1160～1180℃，扩孔。二次感应加热温度为1160～1200℃，而后进行出炉挤压。为确保挤压顺利进行，挤压比控制在8以下，挤压速度150～180mm/s，挤压结束后成管材立即（30秒内）入水冷却。

上述的镍基耐热合金无缝管的制造方法，其特征是：

在步骤Ⅱ  冷轧+软化退火

冷轧及软化退火工艺对管材总体质量以及性能会产生重大影响。冷轧参数主要包括：减壁量，减径量，送进量，轧制速度。软化退火参数主要包括：软化退火温度，冷却方式。

管材冷轧时要求在轧机能力允许范围之内（控制道次减壁量低于45%），并且减壁量/减径量比值控制在0.8～1.0之间。

因为比值过大易造成冷轧管材“炸裂”缺陷，比值过小易造成管材内壁“橘皮”缺陷。并且将比值控制在0.8～1.0之间时，管材经软化退火后组织最为均匀。 

冷轧送进量要求在3～5mm，轧制速度控制在30～40次/分。道次间软化退火温度在1100～1120℃，保温时间为20～30min，软化退火后水冷。

上述的镍基耐热合金无缝管的制造方法，其特征是：

在步骤Ⅲ  固溶+时效热处理

经最后冷轧道次之后制成的管材需进行固溶热处理，固溶温度为1130～1150℃，保温时间40～60min，水冷。固溶处理后管材需进行时效热处理，时效制度为800～820℃，保温8～12h，空冷。

采用本发明方法得到的含有镍、铬、钴的镍基耐热合金无缝管，彻底消除了热挤压闷车、开裂，冷轧“炸裂”和“橘皮”等缺陷，所得管材性能满足标准要求。

室温力学性能（20℃）：

本发明：R_p0.2≥750MPa，R_m≥1150MPa，A≥35%，Z≥40%。

ASME标准：R_p0.2≥620MPa，R_m≥1035MPa，A≥20%。

高温力学性能（750℃）：

本发明：R_p0.2≥600MPa，R_m≥900MPa，A≥20%，Z≥30%。

ASME标准：R_p0.2≥508MPa，R_m≥771MPa。

具体实施方式   

    下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施一

本实施例的制造方法包括下述依次的步骤：

Ⅰ  热挤压

将打好通心孔的管坯放入环形炉内加热，加热总时间为150min，出环形炉温度为900℃。管坯一次感应加热温度为1170℃，扩孔。二次感应加热温度为1194℃，出炉挤压。挤压比为6.7，挤压速度150mm/s，挤压结束后管材在25秒内入水冷却。挤压成规格为φ114×18mm的管材。