[发明专利]一种稳定化型不锈钢无缝管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种稳定化型不锈钢无缝管及其制造方法，属于不锈钢管及其制造工艺技术领域。不锈钢无缝管由C、Cr、Ni、Mo、Ti、Si、O、S、N和余量的铁构成；制造方法包括①重熔冶炼、②均匀化退火、③镦粗和拔长、④热挤压成型等步骤。该稳定化型不锈钢无缝管具有纯净度高、高温力学强度高、塑形好的特点，能够满足核电、航空等领域的使用需求。

技术领域

本发明属于不锈钢管及其制造工艺技术领域，具体涉及一种稳定化型不锈钢无缝管及其制造方法。

背景技术

随着我国对能源需求的不断增加和化石燃料消费所带来气候变化以及资源短缺，中国加快了核能发电的发展步伐，截止2018年5月24日，中国大陆在役电站39座，装机容量约3800万千瓦，在全国电力供应中的占比约4%左右，在建机组18台，装机容量约2000万千瓦。根据国家《核电中长期发展规划2011-2020年》，到2020年中国核电装机容量将达到在运5800万千瓦。为此，到2020年每年至少建设6-8台机组，才能达到西方发达国家核电占比水平。特别是在2018年4月底， AP1000全球首堆三门1号核电机组获得国家核安全局的装料许可，2018年6月底并网发电，意味着我国核电开工建设重新迎来新的黄金时期，核电设备用不锈钢将迎来很好的发展机遇。

压水堆是目前国内核电机组的主力机型，其核岛和常规岛中对不锈钢管的需求量很大，如一回路辅助系统管道用不锈钢管。通常来讲，一回路是防止核反应裂变产物外泄的重要屏障。通常采用18-8型奥氏体不锈钢，并在此基础上不断优化设计成分和生产工艺，如降低碳含量（≤0.03%），添加钛或铌，从而形成了含钛或铌的稳定化型不锈钢。该类不锈钢虽然通过添加稳定化元素，使得不锈钢管道的耐晶间腐蚀能力得到提高。但是由于低碳含量的严格控制，导致强度不足。同时由于稳定化元素，如钛和铌的加入导致夹杂物过多，塑形降低，影响材料的后期加工和焊接及使用性能。

热力学模拟计算结果表明，冶炼过程中由于稳定化元素（如Ti元素）的加入，在1460℃左右的液相金属中， Ti首先与N元素结合，形成TiN化合物。同时在稍低的温度约1440℃左右的液相金属中，Ti和C、N等元素结合形成TiCN化合物。此外，在液相金属凝固过程中，由于溶质元素再分配，Ti、Nb等元素容易在枝晶间富集，在随后冷却形成的固液两相区以及固相区形成TiCN化合物。因此，在二次重熔冶炼工艺中，熔池液面以及固液两相区如有扰动时，则很容易形成封闭形的凝固区间，从而形成条带状、聚集状的沉淀型非金属夹杂物。特别是，熔池较深时，形成的封闭形凝固区间越大。由于这些沉淀型非金属夹杂物析出温度很高，在后期管材生产的常规固溶热处理工艺中是无法消除的。当这些沉淀型非金属夹杂物颗粒较粗大时，管材在服役过程中容易形成内生裂纹源，降低材料的塑形。

因此，如何控制这类稳定化型不锈钢，特别是高含碳和钛的稳定化型不锈钢中的非金属夹杂的含量与形态，从而获得高纯净度、高强度、塑形好的技术指标，是高含碳和钛稳定化型不锈钢在核电行业得到广泛和可靠应用的关键所在。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种稳定化型不锈钢无缝管具有纯净度高、高温力学强度高、塑形好的特点，能够满足核电、航空等领域的使用需求。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种稳定化型不锈钢无缝管，按照质量百分数由下述物质构成：C≤0.10、Cr-14.0~19.0、Ni-9.0~16.0、Mo-0.0~3.0、Ti-4（C+N）~0.70、Si≤1.0、O≤0.03、S≤0.03、N≤0.10、Fe余量。

其中，Ti-4（C+N）~0.70的意思是：Ti 的含量下限值为C与N元素之和的4倍，上限值为0.70%。

作为上述技术方案的优选，按照质量百分数含量，O≤0.0020、S≤0.0020。