一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管
技术领域
[0001] 本
发明属于
不锈钢技术领域，涉及一种无缝钢管，尤其是一种
蒸汽发生器用高性能08X18H10T不锈钢无缝钢管。
背景技术
[0002] 随着经济的发展和科学技术的进步，不锈钢管的应用范围日益广泛，对不锈钢管的要求也越来越高，为了使不锈钢管在数量上和
质量上满足各个领域的使用要求，国外无论是在新钢种的开发，还是在生产装备的更新或工艺改革方面都有了快速的发展，目前不锈钢管已广泛应用于各个领域，主要用作具有特殊要求的耐
腐蚀部件，不锈钢管主要有奥氏体不锈钢/
铁素体不锈钢、
马氏体不锈钢、
双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢管；
[0003] 08X18H10T不锈钢无缝钢管是一种奥氏体不锈钢管，蒸汽发生器用高性能08X18H10T不锈钢无缝钢管被广泛应用于核电站中的蒸汽发生器，由于其管内通过的是高温、高压且带
辐射的冷却剂，所以该管材在材料、工艺、机械性能、内外表面等方面要求十分严格；然而，该管材一直依赖进口，国内尚未具备制造能
力。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：如何达到钢管中铁素体和奥氏体两相比例的平衡，提高钢管组织的均匀性以及钢管表面光洁，且使钢管的位错
密度增加，畸变能增大，硬度和强度也随之提高，既提高不锈钢管的
屈服强度，又的高
抗拉强度。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提出一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管，该08X18H10T不锈钢无缝钢管性能上完全符合蒸汽发生器的使用要求，且生产工艺简单易行，制备成本低廉。
[0006] 本发明解决以上技术问题的技术方案是：
[0007] 一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C：0.06-0.08%，Mn：1.0-2.0%，Si：0.20-0.50%，S≤0.002%，P≤0.035%，Ni：10.0-11.0%，Cr：17.0-19.0%，Ti：0.4 -0.6%，Cu≤0.30%，B：＜0.0010%，Co≤
0.05%，Ta＜0.0100%，N≤0.05%，余量为Fe。
[0008] 本发明进一步限定的技术方案为：
[0009] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C：0.06%，Mn：1.0%，Si：0.20%，S：0.001%，P：0.035%，Ni：10.0:%，Cr：17.0%，Ti：0.4%，Cu：0.30%，B：0.0006%，Co：0.05%，Ta：0.0050%，N：0.05%，余量为Fe。
[0010] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C：0.061%，Mn：1.62%，Si：0.45%，S：0.002%，P：0.012%，Ni：10.82%，Cr：18.54%，Ti：0.5%，Cu：0.10%，B：0.0008%，Co：0.04%，Ta：0.0070%，N：0.02%，余量为Fe。
[0011] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C： 0.08%，Mn：2.0%，Si：0.50%，S：0.0015%，P：0.025%，Ni：11.0%，Cr：19.0%，Ti：0.6%，Cu：0.20%，B：0.0007%，Co：0.03%，Ta：0.0060%，N：0.04%，余量为Fe。
[0012] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，该08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺包括以下流程：⑴穿孔－⑵第一
冷轧－⑶第一
热处理－⑷第二冷轧－⑸第二热处理－⑹清洁－⑺第三冷轧－⑻第三热处理－⑼矫直－⑽
抛光－⑾探伤－⑿
包装，其中：
[0013] （1）穿孔：将组分符合要求的圆钢通过穿孔设备热加工至荒管，管外径偏差±2.4mm，壁厚偏差±1mm；
[0014] （2）第一冷轧：将步骤（1）所得的荒管采用冷轧设备冷轧至所需尺寸的中间坯管，管外径误差±0.2mm，壁厚偏差±0.3mm，控制冷轧
变形量为51%；
[0015] （3）第一热处理：将步骤（2）所得的中间坯管进行热处理，热处理
温度为1000℃-1050℃，时间为5-10min，之后冷却至室温；
[0016] （4）第二冷轧：将步骤（3）热处理后的中间坯管经
酸洗、修磨、润滑后，通
过冷轧设备
轧制所需外径和壁厚的中间坯管，管外径偏差±0.1mm，壁厚偏差±0.1mm，控制冷轧变形量为74%；
[0017] （5）第二热处理：将步骤（4）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1000℃-1050℃，时间为5-10min，之后冷却至室温；
[0018] （6）清洁：采用丙
酮对中间坯管进行清洁；
[0019] （7）第三冷轧：将步骤（6）清洁后的中间坯管通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的成品管，管外径偏差±0.03mm，壁厚偏差±0.05mm，控制冷轧变形量为72%；
[0020] （8）第三热处理：将步骤（7）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1000℃-1050℃，时间为10-60S，之后采用保护气氛冷却至室温。
[0021] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，步骤（3）第一热处理：将步骤（2）所得的中间坯管进行热处理，热处理温度为1000℃-1010℃，时间为5-10min，之后经冷却工序冷却至室温，冷却工序具体为：先采用
水冷以3.5-4.2℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至500-650℃，然后空冷至300-420℃，再采用水冷以1.5-2.0℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至150-250℃，最后空冷至室温；
[0022] 步骤（5）第二热处理：将步骤（4）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1020℃-1030℃，时间为5-10min，之后对中间坯管进行空气冷却，以每秒4-6℃的冷却速度将中间坯管冷却到500-670℃，然后再缓慢空冷至室温；
[0023] 步骤（8）第三热处理：将步骤（7）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1040℃-1050℃，时间为10-60S，之后采用保护气氛高速喷射到中间坯管的表面进行冷却，冷却速度为80-100℃/s，冷却至450-580℃，然后再空冷至室温。
[0024] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，该08X18H10T不锈钢无缝钢管室温下的屈服强度为300-310MPa，抗拉强度为549MPa以上，断后延伸率为37%以上；350℃下的屈服强度为244-258MPa，抗拉强度为430MPa以上，断后延伸率为27%以上，内表面粗糙度≤0.478μm，外表面粗糙度≤0.818μm。
[0025] 前述蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管中，保护气氛均为纯度在99%以上的氢气。
[0026] 这样，通过本发明的成分优化，特别是控制成分中Ni：10.0-11.0%，N≤0.05%，有利于钢管铁素体和奥氏体两相比例的平衡；通过成分优化配合本发明三道次冷轧（冷轧的变形量依次为51%、74%、72%）及相应的三次热处理，随着变形量的增大，位错密度增加，畸变能增大，硬度和强度也随之提高，提高了08X18H10T不锈钢的屈服强度、抗拉强度能性能；总之，本发明科学的通过成分的优化及三道次冷轧和热处理，从而不仅使得本发明不锈钢钢管组织均匀，表面光洁，而且硬度和强度也随之提高，既提高不锈钢管的屈服强度，一举两得。
[0027] 本发明通过三次热处理工艺中的三个冷却工艺，可大幅度提高探伤合格率及成材率，提高了不锈钢无缝钢管低温韧性的同时，还可以改善其热脆性，举得了意想不到的技术效果；原来使用传统冷却工艺（即直接用水冷或空冷至室温），一方面用水冷会造成不锈钢无缝钢管表面损伤，另一方面直接空冷会使不锈钢无缝钢管热脆性增加。
[0028] 本发明的蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管具体性能为：室温下的屈服强度为300-310MPa，抗拉强度为549MPa以上，断后延伸率为37%以上；350℃下的屈服强度为244-258MPa，抗拉强度为430MPa以上，断后延伸率为27%以上，内表面粗糙度≤0.478μm，外表面粗糙度≤0.818μm。
[0029] 本发明的有益效果是：
[0030] 本发明中的08X18H10T不锈钢无缝钢管的生产工艺的简单易行，实现了蒸汽发生器用高性能08X18H10T不锈钢无缝钢管的国产化，不需要进口，降低成本，将进一步提高高性能核电配套材料的生产能力，大大提高企业国家在国际市场上的竞争力，而随着俄罗斯核电的高速发展，通过本发明的该项研究，企业国家也将获得世界范围内俄罗斯核电项目的“准入证”。
[0031] 本发明将无法满足产品性能要求的原设计方案进行了优化，通过调整化学成分以及道次变形量后的产品各项指标均满足了产品技术要求，本发明中Ni：10.0-11.0%，N≤0.05%，控制在技术要求值的中上限，有利于钢管铁素体和奥氏体两相比例的平衡，严格控制C含量，C的含量对钢铁的机械性能能起着主要作用，随着
碳量的身高，刚的硬度增加，但是韧性会下降，合理的控制C量，以便形成
固溶体组织，提高钢的强度等性能，加入Cr可大幅度提高
耐磨性；采用三道次冷轧工艺，提高了钢管组织的均匀性，钢管表面光洁，尺寸
精度高。
[0032] 本发明的08X18H10T不锈钢无缝钢管冷轧的变形量依次为51%、74%、72%，随着变形量的增大，位错密度增加，畸变能增大，硬度和强度也随之提高，也提高了08X18H10T不锈钢的屈服强度、抗拉强度能性能，以满足产品的需要。
[0033] 本发明的08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺中步骤（3）中的冷却工序吃采用水冷与空冷结合，依次为：水冷-空冷-水冷-空冷，这样，可以使碳化物进一步充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成
晶间腐蚀和
点蚀超标；
[0034] 步骤（5）中在冷却床上对中间坯管进行空气冷却，冷却效果好，减少污染，保护环境且成本低；
[0035] 步骤（8）中利用保护气氛喷射冷却，冷却速度之快，效率高。
[0036] 本发明的08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺中针对三次热处理相应的三次冷却相结合的技术方案，使原有钢中
渗碳体明显碎化，但保持一定的有序排列，同时让铁素体形成连续结构，使其在形变时位错滑移变得较容易，有利于提高塑性，同时最后采用保护气氛的冷却可以较好的实现以
相变强化为主的钢的连退，且冷却均匀，冷却后钢形良好，且采用氢气作为保护气氛冷却，高浓度的氢具有还原特性，避免水冷空冷带来的钢表面
氧化，使冷却钢表面非常洁净，改善了表面质量。
具体实施方式
[0038] 本实施例提供一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C：0.06%，Mn：1.0%，Si：0.20%，S：0.001%，P：0.035%，Ni：10.0:%，Cr：17.0%，Ti：0.4%，Cu：0.30%，B：0.0006%，Co：0.05%，Ta：0.0050%，N：
0.05%，余量为Fe。
[0039] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺包括以下流程：⑴穿孔－⑵第一冷轧－⑶第一热处理－⑷第二冷轧－⑸第二热处理－⑹清洁－⑺第三冷轧－⑻第三热处理－⑼矫直－⑽抛光－⑾探伤－⑿包装，其中：
[0040] （1）穿孔：将组分符合要求的圆钢通过穿孔设备热加工至荒管，管外径偏差±2.4mm，壁厚偏差±1mm；
[0041] （2）第一冷轧：将步骤（1）所得的荒管采用冷轧设备冷轧至所需尺寸的中间坯管，管外径误差±0.2mm，壁厚偏差±0.3mm，控制冷轧变形量为51%；
[0042] （3）第一热处理：将步骤（2）所得的中间坯管进行热处理，热处理温度为1000℃，时间为8min，之后经冷却工序冷却至室温，冷却工序具体为：先采用水冷以3.5℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至650℃，然后空冷至360℃，再采用水冷以1.5℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至250℃，最后空冷至室温；
[0043] （4）第二冷轧：将步骤（3）热处理后的中间坯管经酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的中间坯管，管外径偏差±0.1mm，壁厚偏差±0.1mm，控制冷轧变形量为74%；
[0044] （5）第二热处理：将步骤（4）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1030℃，时间为10min，之后对中间坯管进行空气冷却，以每秒5℃的冷却速度将中间坯管冷却到550℃，然后再缓慢空冷至室温；其中，保护气氛为纯度在99%以上的氢气；
[0045] （6）清洁：采用丙酮对中间坯管进行清洁；
[0046] （7）第三冷轧：将步骤（6）清洁后的中间坯管通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的成品管，管外径偏差±0.03mm，壁厚偏差±0.05mm，控制冷轧变形量为72%；
[0047] （8）第三热处理：将步骤（7）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1040℃，时间为40S，之后采用保护气氛高速喷射到中间坯管的表面进行冷却，冷却速度为
80℃/s，冷却至500℃，然后再空冷至室温；其中，保护气氛为纯度在99%以上的氢气。
[0048] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管室温下的屈服强度为300MPa，抗拉强度为637MPa，断后延伸率为55.3%；350℃下的屈服强度为244MPa，抗拉强度为431MPa，断后延伸率为27.2%以上，内表面粗糙度≤0.478μm，外表面粗糙度≤0.818μm。
[0049] 实施例2
[0050] 本实施例提供一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分： C：0.061%，Mn：1.62%，Si：0.45%，S：0.002%，P：0.012%，Ni：10.82%，Cr：18.54%，Ti：0.5%，Cu：0.10%，B：0.0008%，Co：0.04%，Ta：0.0070%，N：
0.02%，余量为Fe。
[0051] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺包括以下流程：⑴穿孔－⑵第一冷轧－⑶第一热处理－⑷第二冷轧－⑸第二热处理－⑹清洁－⑺第三冷轧－⑻第三热处理－⑼矫直－⑽抛光－⑾探伤－⑿包装，其中：
[0052] （1）穿孔：将组分符合要求的圆钢通过穿孔设备热加工至荒管，管外径偏差±2.4mm，壁厚偏差±1mm；
[0053] （2）第一冷轧：将步骤（1）所得的荒管采用冷轧设备冷轧至所需尺寸的中间坯管，管外径误差±0.2mm，壁厚偏差±0.3mm，控制冷轧变形量为51%；
[0054] （3）第一热处理：将步骤（2）所得的中间坯管进行热处理，热处理温度为1010℃，时间为5min，之后经冷却工序冷却至室温，冷却工序具体为：先采用水冷以4.2℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至500℃，然后空冷至300℃，再采用水冷以2.0℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至150℃，最后空冷至室温；
[0055] （4）第二冷轧：将步骤（3）热处理后的中间坯管经酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的中间坯管，管外径偏差±0.1mm，壁厚偏差±0.1mm，控制冷轧变形量为74%；
[0056] （5）第二热处理：将步骤（4）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1020℃，时间为5min，之后对中间坯管进行空气冷却，以每秒4℃的冷却速度将中间坯管冷却到500℃，然后再缓慢空冷至室温；其中，保护气氛均为纯度在99%以上的氢气；
[0057] （6）清洁：采用丙酮对中间坯管进行清洁；
[0058] （7）第三冷轧：将步骤（6）清洁后的中间坯管通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的成品管，管外径偏差±0.03mm，壁厚偏差±0.05mm，控制冷轧变形量为72%；
[0059] （8）第三热处理：将步骤（7）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1050℃，时间为10S，之后采用保护气氛高速喷射到中间坯管的表面进行冷却，冷却速度为
100℃/s，冷却至450℃，然后再空冷至室温；其中，保护气氛均为纯度在99%以上的氢气。
[0060] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管室温下的屈服强度为307MPa，抗拉强度为667MPa，断后延伸率为55.6%；350℃下的屈服强度为254MPa，抗拉强度为471MPa，断后延伸率为28.2%；内表面粗糙度≤0.478μm，外表面粗糙度≤0.818μm。
[0061] 实施例3
[0062] 本实施例提供一种蒸汽发生器用08X18H10T不锈钢无缝钢管，该08X18H10T不锈钢无缝钢管按质量百分比计包括以下组分：C：0.08%，Mn：2.0%，Si：0.50%，S：0.0015%，P：0.025%，Ni：11.0%，Cr：19.0%，Ti：0.6%，Cu：0.20%，B：0.0007%，Co：0.03%，Ta：0.0060%，N：
0.04%，余量为Fe。
[0063] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管的制造工艺包括以下流程：⑴穿孔－⑵第一冷轧－⑶第一热处理－⑷第二冷轧－⑸第二热处理－⑹清洁－⑺第三冷轧－⑻第三热处理－⑼矫直－⑽抛光－⑾探伤－⑿包装，其中：
[0064] （1）穿孔：将组分符合要求的圆钢通过穿孔设备热加工至荒管，管外径偏差±2.4mm，壁厚偏差±1mm；
[0065] （2）第一冷轧：将步骤（1）所得的荒管采用冷轧设备冷轧至所需尺寸的中间坯管，管外径误差±0.2mm，壁厚偏差±0.3mm，控制冷轧变形量为51%；
[0066] （3）第一热处理：将步骤（2）所得的中间坯管进行热处理，热处理温度为1005℃，时间为10min，之后经冷却工序冷却至室温，冷却工序具体为：先采用水冷以3.8℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至550℃，然后空冷至420℃，再采用水冷以1.8℃/s的冷却速率将中间坯管水冷至200℃，最后空冷至室温；
[0067] （4）第二冷轧：将步骤（3）热处理后的中间坯管经酸洗、修磨、润滑后，通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的中间坯管，管外径偏差±0.1mm，壁厚偏差±0.1mm，控制冷轧变形量为74%；
[0068] （5）第二热处理：将步骤（4）所得的中间坯管进行保护气氛热处理为1025℃，时间为8min，之后对中间坯管进行空气冷却，以每秒6℃的冷却速度将中间坯管冷却到670℃，然后再缓慢空冷至室温；其中，保护气氛均为纯度在99%以上的氢气；
[0069] （6）清洁：采用丙酮对中间坯管进行清洁；
[0070] （7）第三冷轧：将步骤（6）清洁后的中间坯管通过冷轧设备轧制所需外径和壁厚的成品管，管外径偏差±0.03mm，壁厚偏差±0.05mm，控制冷轧变形量为72%；
[0071] （8）第三热处理：将步骤（7）所得的中间坯管进行保护气氛热处理，热处理温度为1045℃，时间为60S，之后采用保护气氛高速喷射到中间坯管的表面进行冷却，冷却速度为
90℃/s，冷却至580℃，然后再空冷至室温；其中，保护气氛均为纯度在99%以上的氢气。
[0072] 该08X18H10T不锈钢无缝钢管室温下的屈服强度为310MPa，抗拉强度为665MPa，断后延伸率为55.8%；350℃下的屈服强度为258MPa，抗拉强度为480MPa，断后延伸率为28.5%；内表面粗糙度≤0.478μm，外表面粗糙度≤0.818μm。
[0073] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
