[发明专利]一种核电用无缝钢管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管及其制备方法，具体涉及一种核电用厚壁无缝钢管及其制备方法。

背景技术

P280GH是法国规范RCC-M《压水堆核岛机械设备设计和建造规范》中规定了高温特性的碳素钢无缝钢管品种，被广泛用于压水堆核电站主蒸汽系统、蒸汽发生器给水控流、辅助给水系统和汽轮机旁路系统等。

由于其使用条件特殊，安全等级高，所以对钢管组织及韧性的要求远高于火电用管，比如：金相组织应为铁素体+珠光体，-20℃的低温冲击功要达到60J，钢管直径和壁厚足以加工出横向冲击试样的应做横向冲击试验。目前，造成P280GH钢管力学性能不合格的项目主要是冲击性能，特别是壁厚在20～50mm的厚壁管的横向冲击性能经常不能满足RCC-M规范的要求。

P280GH钢碳锰成分偏析严重，造成其成品钢管的带状组织级别较高，一般均大于2.5级。由于带状组织造成了钢的各向异性，对冲击性能，特别是横向冲击性能带来了很大的负面作用。

此外，由于RCC-M规范对P280GH钢管交货态的金相组织进行了限制，要求其金相组织为铁素体+珠光体，所以P280GH钢管的最终热处理一般只能采用正火热处理，而不能为提高其冲击性能而采用调质热处理的方法。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种不仅能够显著提高P280GH厚壁钢管的低温冲击性能，而且符合RCC-M规范对钢管交货态金相组织的要求的厚壁核电用无缝钢管。

本发明一种核电用无缝钢管，其钢坯由以下重量百分比成分组成：C 0.13～0.15％、Si0.15～0.38％、Mn 0.80～1.20％、P≤0.015％、S≤0.001％、Cr≤0.25％、Ni≤0.50％、Mo≤0.10％、Cu≤0.18％、Al 0.020～0.050％、Sn≤0.03％，余量为Fe。

进一步，作为更优选的技术方案，本发明所述一种核电用无缝钢管，其钢坯由以下重量百分比成分组成：C 0.128～0.136％、Si 0.28～0.32％、Mn 0.98～1.05％、P≤0.012％、S≤0.0008％、Cr≤0.15％、Ni≤0.09％、Mo≤0.04％、Cu≤0.08％、Al 0.032～0.035％、Sn≤0.008％，余量为Fe。

进一步，作为更优选的技术方案，本发明所述一种核电用无缝钢管，其钢坯由以下重量百分比成分组成：C 0.136％、Si 0.28％、Mn 1.05％、P 0.012％、S 0.0008％、Cr 0.12％、Ni 0.08％、Mo 0.04％、Cu 0.08％、Al 0.032％、Sn 0.008％，余量为Fe。

或者作为更优选的技术方案，其钢坯由以下重量百分比成分组成：C 0.128％、Si 0.32％、Mn 0.98％、P 0.011％、S 0.0006％、Cr 0.15％、Ni 0.09％、Mo 0.04％、Cu 0.08％、Al 0.035％、Sn 0.007％，余量为Fe。

上述所述一种核电用无缝钢管，钢管的屈服强度≥298MPa，抗拉强度≥520MPa，-20℃冲击功≥80J，金相组织为铁素体+珠光体，铁素体晶粒度≤8.0级，带状组织≤2.0级，延伸系数≥5.5。

由于钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶而形成化学成分呈不均匀分布的枝晶组织，铸锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，并逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带和富化带彼此交替堆叠，在缓冷条件下，先在碳及合金元素贫化带析出共析铁素体，并将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素富化带在其后形成以珠光体为主的带，因而形成了以铁素体为主的带与以珠光体为主的带彼此交替的带状组织。成分偏析越严重，形成的带状组织也越严重。由于带状组织相邻带的显微组织不同，它们的性能也不相同，具有明显的各向异性。在进行横向冲击试验时，强弱带之间会产生应力集中，造成横向冲击性能明显偏低。

P280GH钢为锰含量较高的碳素钢，铸锭枝晶组织偏析较严重，造成其成品钢管的带状组织级别高、钢管的横向冲击性能显著下降。因此，要提高P280GH厚壁无缝钢管的横向冲击性能，首先应改善P280GH钢的碳锰成分偏析。

因此，本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种可以明显改善钢管成分偏析的核电用无缝钢管的制备方法。

本发明一种核电用无缝钢管的制备方法，包括以下步骤：

a、冶炼浇铸：以废钢和海绵铁为原料，熔炼，出钢，连铸，得到连铸坯；