一种不锈钢无缝管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及无缝钢管领域，尤其涉及一种不锈钢无缝管及其制备方法和应用，其中制备方法包括以下步骤：分别小变形量、中变形量以及大变形量的方式对管材进行冷拔，每次冷拔结束后需要对管材进行固溶热处理，最终得到内在晶粒组织尺寸均匀的不锈钢无缝管。本发明专利技术通过采用不同变形量与热处理相结合的方式使不锈钢无缝管内部的晶粒组织起到细化和均匀分布的效果，最终实现晶粒度在4~6级且级差小于2级的均匀组织。同时，采用本制造工艺生产能够制造晶粒组织均匀分布且管外径大于800mm，壁厚大于10mm的大口径不锈钢无缝钢，该大口径不锈钢无缝钢管可用于先进核电站的主管路系统。缝钢管可用于先进核电站的主管路系统。缝钢管可用于先进核电站的主管路系统。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢无缝管及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及无缝钢管领域，尤其涉及一种不锈钢无缝管及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]先进核电技术中，反应堆一回路、二回路系统中通常需要众多规格的大口径不锈钢管道，如外径为508
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914mm左右的316、321系列的奥氏体不锈钢无缝管。当前大口径无缝管材制造技术通常采用整体锻管、冷轧和棒材机加工等。
[0003]现有技术中，热挤压成形由于具有提高金属的变形能力，产品综合质量高，范围广等优点，广泛应用于难加工材料成形中，成为高合金、特种合金无缝钢管热成形的重要方法之一。该技术制造的无缝钢管综合力学性能优异、组织均匀、表面质量好，是核电、火电和石油化工等行业中高性能材料制造的关键技术。管材挤压后，通常需要对内表面和外表面进行机加工处理。当前，国内拥有北方重工的360 MN立式挤压机，其产品规格范围为外径325
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1200mm，壁厚20
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200mm；河北宏润重工的500 MN立式挤压机，其产品规格范围为外径406
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1472mm，壁厚30
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220mm。据CN 108998650 A公开，通过热挤压工艺可生产外径325
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1200 mm、壁厚20
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180 mm、长≤12500mm不同规格的G115大口径厚壁无缝钢管。可见目前还无法实现通过热挤压技术直接制造外径≥325mm，壁厚＜20mm的无缝钢管。
[0004]采用锻造镗孔技术生产无缝钢管，国内外也已得到认可。当前，北方重工集团采用该技术生产的大口径厚壁无缝钢管填补了国内空白，其产品外径范围159
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1066mm，外径和壁厚之比＜20。锻造过程中，坯料在平砧上面或工具之间经逐步的局部变形而完成，锻造变形程度不够均匀，同一批锻件的形状和尺寸的均一性也比较差，在个別部位出现只被加热而不参与变形的情况，导致组织不均匀或低倍粗晶的出现。据CN 110964990 A公开的锻管技术也是针对大口径厚壁无缝管的生产工艺。因此，采用锻管无法生产大口径中薄壁且组织均匀的无缝钢管。
[0005]穿孔成形结合冷拔工艺普遍用于大口径无缝钢管的生产。据CN 112453100 A公开，采用电炉冶炼、氩氧炉精炼、铸锭、电渣重熔、锻造、管坯加工、穿孔、冷拔、热处理相结合的方式，优化工艺参数，获得的φ762
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48mm大口径镍基合金无缝管材质纯净，成分均匀，晶粒度可控，抗腐蚀性能好。当前，国内拥有2600吨冷拔机组，其产品外径范围406
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1060mm，壁厚可根据模具灵活调整。但穿孔时，在轧辊循环应力作用下，坯料易形成放射状的裂纹，且内表层和中间过渡区产生纵向、切向和横向拉应力，易在内表层和中间层之间产生内裂纹，影响管材的表面质量。此外，管径越大，穿孔时间越长，沿着管材长度方向上坯料温度的波动越大，从而带来外形尺寸、晶粒尺寸、力学性能的不均匀性更大。因此，采用穿孔工艺成形的大口径无缝钢管无法满足核电行业等对寿命和安全性要求高领域。
[0006]大口径管材生产技术还有穿孔成形结合冷轧工艺，据CN 111979382 A公开，其提供了一种大口径薄壁无缝钢管的制备方法，其制备方法包括：对管坯依次进行加热、穿孔、轧管、定径，得到定径后钢管，该大口径薄壁无缝钢管的外径≥273mm、外径/壁厚比≥40。其冷加工成形所用荒管通常采用热穿孔成形。此外，当前国内最大冷轧机组为730机组，其产
品最大外径尺寸为711mm，无法制造出外径比711mm更大的无缝钢管。因此，如何解决大口径（特别是外径尺寸大于711mm以上）无缝钢管的研制和批量化制造是当前核电发展的一个重要瓶颈。

技术实现思路

[0007]本专利技术是为了克服现有技术中的生产工艺无法生产同时满足大口径以及内部组织均匀的无缝钢管的缺陷，提供了一种不锈钢无缝管及其制备方法和应用以克服上述缺陷。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种不锈钢无缝管的制备方法，包括以下步骤：（S.1）对荒管以小于12%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在低于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到尺寸均匀性高的中间管材；（S.2）对中间管材以12~15%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在高于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到组织细化的中间管材；（S.3）对组织细化的中间管材以用大于15%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在高于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到内在晶粒组织尺寸均匀的不锈钢无缝管。
[0009]本专利技术中的不锈钢无缝管在制备过程中采用了不同变形量与热处理相结合的方式实现晶粒组织的分步细化，从而能够使得得到的不锈钢无缝管内部的晶粒组织的尺寸能够保持均匀。从而使得其力学性能能够更加优异，能够满足核电行业等对寿命和安全性要求高领域的使用需求。
[0010]其中在步骤（S.1）过程中通过对荒管采用小变形量（形变量小于12%）的冷拔方法，主要起到纠正荒管的初始尺寸的目的，从而使得得到的中间管材的尺寸均匀性能够保持一致性。同时由于小变形量的冷拔处理对冷拔设备的载荷要求更小，因此能够解决现有设备载荷不够的情况。同时由于冷拔过程中的形变量较小，因而对于荒管内部的晶粒组织的挤压以及形变幅度较小，导致内部的晶粒达不到临界变形量的要求，因而会沿着管材壁厚方向上容易产生不均匀变形，这些不均匀变形能够通过固溶热处理得到回复。但是，固溶热处理对于管材内部的晶粒形貌具有明显的影响，若此时采用高于再结晶温度的热处理，会使得钢管内部容易产生晶粒异常长大现象，导致晶粒变得非常不均匀。因此，本专利技术在步骤（S.1）中通过将冷拔后的热处理时的温度设置在再结晶温度以下，因此能够防止晶粒在冷拔过程中的异常长大，从而杜绝了晶粒尺寸不均匀的问题。
[0011]在步骤（S.2）中，由于在冷拔过程中加大了对于中间管材的形变量（12~15%）的中等变形量），因而对于中间管材内部的晶粒组织的挤压以及形变幅度增加，管材壁厚方向上晶粒得到大于临界变形量的充分变形，从而能够使得内部晶粒在冷拔过程中逐渐变形破碎细化。
[0012]同时，在冷拔结束后，固溶热处理的温度高于再结晶温度，固溶热处理时变形晶粒能够得到充分回复、再结晶和晶粒长大，重新形成的晶粒结构可以通过位错滑移细晶化、孪晶细化以及动态再结晶等过程将原本内部尺寸较大的晶粒进行细化，从而形成小尺寸的晶粒，使得最终的得到的中间管材内部的晶粒组织尺寸能够细化均匀，为后续成品组织的均匀控制做准备。
[0013]最后在步骤（S.3）中，进一步对中间管材施加更大变形量的冷拔处理，使得其内部的晶粒能够进一步破碎细化，在经过固溶热处理之后，能够实现均匀的4~6晶粒度组织。
[0014]进一步优选，步骤（S.1）中荒管的变形量为8~12%。
[0015]本专利技术中的步骤（S.1）的主要目的在于纠正荒管的初始尺寸，同时解决现有设备载荷不够的情况，因此只需要将变形量设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（S.1）对荒管以小于12%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在低于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到尺寸均匀性高的中间管材；（S.2）对中间管材以12~15%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在高于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到组织细化的中间管材；（S.3）对组织细化的中间管材以用大于15%的变形量进行冷拔，冷拔结束后，在高于再结晶温度的条件下进行固溶热处理，得到内在晶粒组织尺寸均匀的不锈钢无缝管。2.根据权利要求1所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤（S.1）中所述固溶热处理的温度为900~1020℃。3.根据权利要求1所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤（S.2）中所述固溶热处理的温度为1020~1100℃。4.根据权利要求1所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，步骤（S.3）中所述固溶热处理的温度为1050~1080℃。5.根据权利要求1~4中任意一项所述的不锈钢无缝管的制备方法，其特征在于，在冷拔之前，对荒管以及中间管材进...

【专利技术属性】
技术研发人员：佴启亮，王宝顺，何宇宏，沈红英，蔡黎明，王坤，罗有心，涂正平，沈诚飞，苏诚，郑炜炜，
申请(专利权)人：浙江久立特材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：