[发明专利]一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法

说明书

本发明涉及不锈钢领域，尤其涉及一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法。本发明的耐热不锈钢无缝管，按重量百分比计，包括：C 0.04‑0.1％，Si≤0.4％，Mn≤0.5％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr 20‑27％，Ni 23‑28％，Cu 2.0‑3.5％，W 2‑4％，Nb 0.2‑0.6％，N 0.1‑0.3％，Mo 0.05‑0.3％，B 0.002‑0.008％，余量为Fe及其他不可避免的杂质元素。本发明的耐热不锈钢无缝管的制备方法包括以下步骤：(1)冶炼；(2)管坯热加工；(3)钢管热加工；(4)钢管冷加工。本发明的耐热钢无缝管，具有良好的力学性能、高温持久强度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能及高温组织稳定性，可以满足630‑650℃超超临界电站锅炉管的使用要求。

技术领域

本发明涉及不锈钢领域，尤其涉及一种耐热不锈钢无缝管及其制备方法。

背景技术

能源是经济发展和社会进步的基石。过去30多年中国经济一直处于快速发展期，高速发展的中国经济对能源的需求日益迫切。从我国“富煤—少油—缺气”的自然资源储备情况看，这就决定了在未来相当长的时间内，煤电在我国电源结构中的主体地位难以改变。同时，中国是目前世界最大的煤炭生产和消费国，也是世界上最大的二氧化碳排放国，为了应对气候变化，中国面临着巨大的减排压力，因此，不断提高电站锅炉参数，发展清洁燃煤高参数超超临界火电机组，是实现节能减排的重要途径。随着蒸汽温度和压力参数的不断提高，火电机组的发电效率不断提高，煤耗降低。

我国大力发展大容量高效率火电机组。据统计，自2006年我国华能玉环电厂首台600℃等级的1000MW超超临界机组投运，截止到2016年，已投运的1000MW超超临界机组达到86台，机组数量及装机容量均居世界首位。目前随着全球节能减排目标的不断提高，需要进一步提高火电参数以提高发电效率，降低污染和排放。国内火电行业目前公认的既能采用成熟技术，又能提高电站经济性的稳妥措施为发展630-650℃超超临界机组，建设630-650℃机组已成为下一步电站建设的重要目标。

随着蒸汽温度和压力参数的提高，对火电机组用的材料提出了更高的要求，其中电站锅炉过热器和再热器作为机组中温度压力参数环境最恶劣的部件，对管材用材料的要求尤为苛刻，主要包括：良好的高温持久蠕变性能、长期组织稳定性、耐高温腐蚀性能、管内壁抗蒸汽氧化、管外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀、良好的冷热加工工艺性能及焊接性能等。目前可该温度段过热器和再热器的材料主要为奥氏体耐热钢，主要包括18Cr-8Ni系(如S30432)和25Cr-20Ni系(如S31042)，这些钢种在传统的奥氏体钢种添加Cu、Nb、N等元素，通过多种析出强化来提高持久强度。然而，当温度提高到630-650℃时，上述材料的持久强度不够，抗氧化、耐腐蚀性能有限，需要增加设计壁厚，从而引起管屏导热差、膨胀结构、成本提高等问题，需要开发一种新型的耐热不锈钢无缝管，满足使用要求。

目前正在研制的相关钢种主要是在现有18Cr-8Ni系和25Cr-20Ni系合金基础上进行成分微调来提高持久强度和抗氧化性。

CN102330035在S31042基础上添加微量的Cu、V、Mo、Co及稀土来提高持久强度和抗氧化性。然而V元素的添加使材料中碳化物熔点降低，高温长时使用后形态会改变，容易发生粗化、分解，从而引起晶界粗化，降低韧性；Co元素价格昂贵，作用有限，增加合金成本；微量的Cu和Mo形成的析出强化相数量少，提高强度作用有限。

CN102409257通过减少C含量提高蠕变断裂延展性，同时添加Cu元素和B元素通过富铜相和硼析出相来弥补低碳导致的高温蠕变强度损失。然而C含量过少会使奥氏体的稳定性严重下降，容易在加工和使用过程中形成有害的高温铁素体相，使性能急剧恶化。