CN110923569B

CN110923569B - 核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管及其制造方法

Info

Publication number: CN110923569B
Application number: CN201911095039.5A
Authority: CN
Inventors: 毛向阳; 杨晓萱; 赵亚军; 孙文伟; 赵秀明; 王章忠; 王均亚; 陈燕
Original assignee: Jiangsu Biaoxin Industrial Co ltd; Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Jiangsu Biaoxin Industrial Co ltd; Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2039-11-11
Also published as: CN110923569A

Abstract

本发明公开了一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管及其制造方法，本发明通过合理的不锈钢锻管成分设计、电渣重熔、径向锻造工艺获得性能优异的核级高强度高耐晶间腐蚀性能的大型不锈钢管道部件，其内径不小于500mm或壁厚不小于60mm。

Description

核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管及其制造方法

技术领域

本发明属于不锈钢材料及其制备工艺技术领域，具体涉及一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管及其制造方法。

背景技术

核电作为一种资源消耗少、运行稳定、技术可靠、环境影响小和供应能力强的清洁能源之一，在未来的能源结构体系中将发挥更积极而重要的作用。随着核电技术和装备的不断发展，对其关键零部件的性能要求越来越高。特别地，作为连接反应堆压力容器和蒸汽发生器的主管道、以及控制棒驱动机构行程套管、波动管等大型管件，属于核电级部件，长期运行在高温、高压环境下，有时甚至遭受强辐射和高速流体腐蚀作用，极易发生晶间腐蚀和微变形等。因此，对这些大型管道提出更高安全性能要求。

目前大型核电管道多采用锻造300系列奥氏体不锈钢，如304、316(L)等，耐晶间腐蚀能力、强韧性和加工性能与铸态相比有所提高，但仍然存在奥氏体晶粒粗大、混晶等问题，且耐晶间腐蚀与强度存在不匹配情况，特别对于大截面管道容易出现横截面上奥氏体晶粒分布不一致的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管及其制造方法，解决了奥氏体晶粒粗大、横截面上奥氏体晶粒分布不一致、耐晶间腐蚀性能与强度不匹配的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管，该不锈钢锻管材料化学成分按质量百分比计包括以下成分：C0.01～0.035、Si 0.5～1.0、Mn 2.0～4.0、P≤0.03、S≤0.015、Cr 18～21、Ni 5.0～7.0、Cu 2.0～4.0、N 0.2～0.4、Co≤0.10、B 0.05～0.10、Mo 2.5～3.5、Nb 0.10～0.20、Ti0.1～0.6、Al 0.05～0.12、Fe余量。

相应的，本发明还提供了一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，包括以下过程：

第一步，配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭；

第二步，切头/尾→电渣重熔→电渣锭；

第三步，切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔；

第四步，径向锻造→控冷→管材；

第五步，固溶时效热处理→机加工→水压测试；

第六步，酸洗→产品。

进一步的，第一步，所述配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭流程具体包括：

按前面所述的组分含量进行原料配比，将原料烘烤后加入电弧炉进行熔炼，熔炼过程中加入普通碎玻璃作为造渣材料，原料全熔为钢液后，保持熔炼温度在1620-1650℃，并倾炉扒渣，此后加入低碳锰铁和硅铁脱氧，随后增加电炉功率使钢液温度达1640～1680℃，进行多点喂铝脱氧；

采用氩氧脱碳熔炼过程中吹入氩气和氧气，氩气与氧气的比率随着熔炼过程中氧化反应的程度发生变化，直至最后停吹氧气，继续吹氩气以搅拌钢液，使精炼反应充分进行；

保持熔液温度1550～1580℃，随后溶液浇注入钢锭模内，浇注完后，在模腔冒口上覆盖保温剂，等自然冷却后获得不锈钢铸锭。

进一步的，所述溶液浇注入钢锭模内时采用下注法浇注，浇注时钢液流经有惰性气体保护的导流管，浇注过程中保持浇注口与模腔包口的垂直距离为50～100mm。

进一步的，第二步中所述切头/尾→电渣重熔→电渣锭包括：

切除不锈钢铸锭头尾后，进行电渣重熔，采用三相电渣炉熔炼，加入20～25％CaO+75～80％CaF₂+0.5～1％冰晶石，采用Ca：Si＝3：7的硅钙粉粘附在电极上脱氧，加入比例为0.5～0.6wt％，在炉底间隔90°布置吹氩气，流量为0.4～0.6L/min，时间为8～15min，熔炼初期电压从80V递减到50V，电流从14KA递减到13KA，在熔化期保持电压电流恒定，凝固末期进行补缩处理：12000A(18min)→8500A(18min)→6000A(10～15min)→3500A(5～8min)→2000A(2～4min)→0，最后进行模冷3～4h后获得不锈钢电渣锭。

进一步的，第三步中所述切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔流程包括：

对不锈钢电渣锭切除头尾后，进行双镦双拔开坯，第一次加热到1100℃，进行镦粗，变形量20～28％，回炉加热至1140℃，进行第一次拔长和第二次镦粗，变形量15～20％，再回炉加热至1140℃，进行第二次拔长开坯到设定尺寸；对坯件进行热挤压穿孔。

进一步的，第四步中所述径向锻造→控冷→管材包括：

径向锻造过程中，以80℃/h将不锈钢管坯缓慢加热到580～650℃保温0.5～1小时，再以90℃/h继续加热至1050～1150℃，保温1～2小时，随后在1000～1060℃开始锻造，径向锻造过程中，铸锭坯料的角度旋转参数为12～18°/锤，坯料进给速度为8～10m/min，锻造分多个道次进行，每次锻造的坯料旋转角度以1°的角度逐渐增加，每次锻造的坯料进给速度以1m/min的速度逐渐降低，锻造比为3.0～4.5，终锻温度在860～920℃，冷却至550～590℃等温1.5～2小时，随后风冷至室温，最后获得锻管。

进一步的，第五步中固溶时效热处理→机加工→水压测试包括：

锻管以≤80℃/h的加热速度在真空炉中加热到1000～1100℃保温1～4h进行固溶处理，然后采用水冷方式快速冷却到室温；随后锻管在430～480℃保温1.5～3.0h进行时效处理。

进一步的，第六步中酸洗→产品，包括：

对不锈钢锻管进行酸洗钝化得到不锈钢管材。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过合理的成分设计、电渣重熔、径向锻造工艺获得性能优异的核级高强度高耐晶间腐蚀性能的大型不锈钢管道部件，其内径不小于500mm或壁厚不小于60mm。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管，该不锈钢锻管材料化学成分按质量百分比计包括以下成分(wt％)：C(碳)0.01～0.035、Si(硅)0.5～1.0、Mn(锰)2.0～4.0、P(磷)≤0.03、S(硫)≤0.015、Cr(铬)18～21、Ni(镍)5.0～7.0、Cu(铜)2.0～4.0、N(氮)0.2～0.4、Co(钴)≤0.10、B(硼)0.05～0.10、Mo(钼)2.5～3.5、Nb(铌)0.10～0.20、Ti(钛)0.1～0.6、Al(铝)0.05～0.12、Fe(铁)余量。

下面详细描述各个成分的作用：

碳：在奥氏体不锈钢中碳含量越高，晶间腐蚀倾向越严重，但碳含量降低，强度降低，且形成弥散分布的碳化物强化相减少，为此，控制碳含量为0.01～0.035wt％。

硅：一方面，硅保障钢中的脱氧效果，另一方面，硅固溶于奥氏体中提高奥氏体的强度，然而当硅含量大于1.0wt％时，带状组织较多、各项异性显著，为此，控制硅含量为0.5～1.0wt％。

锰：锰固溶于奥氏体中具有强化奥氏体的作用，从而代替碳含量的降低所造成的强度降低现象，此外锰元素也可以代替镍元素的作用，稳定奥氏体，使高温下形成的奥氏体组织能够保持到常温，锰在奥氏体钢中稳定奥氏体的作用约为镍的1/2，从而弥补镍含量降低所引起奥氏体稳定性降低问题。本发明把锰含量控制在2.0～4.0wt％对保持钢的强度及奥氏体组织有利。

硫和磷：这两个元素的含量要求尽可能低，以减少它们带来的不利影响。

铬：提高奥氏体不锈钢耐晶间腐蚀性能，也能够在高温下形成保护膜，同时形成细小Cr₇C₃弥散分布，能够有利于提高奥氏体不锈钢基体强度，为此，铬控制在18～21wt％。

镍：是奥氏体形成元素，但其成本较高，且镍含量高会增加碳化物析出倾向，为此，本发明中用Mn、Cu、N元素代替Ni元素，镍含量控制含量在5.0～7.0wt％。

铜：铜是弱奥氏体形成元素，提高抗晶间腐蚀性能，能够形成纳米级析出物，有利于提高奥氏体不锈钢基体强度，但含量较高时热成形性能降低，为此，控制铜含量为2.0～4.0wt％。

氮：能够代替镍元素，是奥氏体稳定元素，但由于其为气体且含量过多容易形成BN，为此，控制氮含量为0.2～0.4wt％。

硼：添加硼有利于提高热成形性能，但若其含量较高则容易与氮元素作用产生BN，从而消除奥氏体中氮的有益作用，为此，控制硼含量为0.05～0.10wt％。

钼：随钼含量的增加，奥氏体不锈钢的高温强度提高，但含量较高时，热加工性能变差，且耐晶间腐蚀性能降低，为此，控制钼含量为2.5～3.5wt％。

铌：能够强化奥氏体不锈钢基体，优先形成Nb(C,N)，减少Cr₂₃C₆的析出，提高耐晶间腐蚀性能，但铌含量较高容易造成韧性降低，故铌含量为0.10～0.20wt％。

钛：能够避免晶界贫铬，提高耐晶间腐蚀性能，有利于促进奥氏体组织的形成，但钛含量过高时容易形成TiN等夹杂物，为此，钛含量为0.1～0.6wt％。

铝：主要作为脱氧剂，同时能够强化奥氏体不锈钢基体，提高强度，但含量高时容易形成AlN夹杂物，消除N的作用，为此，铝含量为0.05～0.12wt％。

相应的，本发明的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，具体包括以下过程：

该不锈钢锻管的制备工艺流程为：配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭→切头/尾→电渣重熔→电渣锭→切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔→径向锻造→控冷→管材→固溶时效热处理→机加工→水压测试→酸洗→产品。具体工艺如下：

第一步，按前面所述的组分含量进行原料配比，为避免原料中气体带入熔炼炉中，将原料烘烤后加入电弧炉进行熔炼，熔炼过程中，加入普通碎玻璃(主要成分为Na₂O·CaO·aSiO₂)作为造渣材料，其加入的量约为原料总重量的1.5～3.0wt％，原料全熔为钢液后，减小电炉功率保持熔炼温度在1620-1650℃，并倾炉扒渣，此后加入低碳锰铁和硅铁脱氧，随后增加电炉功率使钢液温度达1640～1680℃，进行多点喂铝脱氧，分别在熔炼炉口的半径1/2处进行4或8点喂铝，速度约为1.0～1.5kg/t；采用氩氧脱碳(AOD)熔炼过程中吹入氩气和氧气，氩气与氧气的比率随着熔炼过程中氧化反应的程度发生变化，依次为4:1、3:1、1:1、1:3、1:6，直至最后停吹氧气，继续吹氩气以搅拌钢液，使精炼反应充分进行，流量为1～3m³/h，浇注前AOD炉静置约5～10分钟，保持熔液温度1550～1580℃，随后浇注入钢锭模内，浇注前钢锭模保持无油、无水、无锈，并在300～450℃烘烤1～2小时，采用下注法浇注，浇注时钢液流经有惰性气体保护的导流管，浇注过程中保持浇注口与模腔包口的垂直距离为50～100mm，避免钢液中的Cr、Mn、Si等元素与空气中的氧、氮反应，浇注完后，在模腔冒口上覆盖草木灰等保温剂，等自然冷却后获得不锈钢铸锭。

第二步，切除不锈钢铸锭头尾后，进行电渣重熔，采用三相电渣炉熔炼，加入20～25％CaO+75～80％CaF₂+0.5～1％冰晶石，采用Ca：Si＝3：7的硅钙粉粘附在电极上脱氧，加入比例为0.5～0.6wt％，在炉底间隔90°布置吹氩气，流量为0.4～0.6L/min，时间为8～15min，熔炼初期电压从80V递减到50V，电流从14KA递减到13KA，在熔化期保持电压电流恒定，凝固末期进行补缩处理：12000A(18min)→8500A(18min)→6000A(10～15min)→3500A(5～8min)→2000A(2～4min)→0，最后进行模冷3～4h后获得不锈钢电渣锭，不锈钢电渣锭尺寸约Φ550～700mm×1700～3000mm。

第三步，对不锈钢电渣锭切除头尾后，进行双镦双拔开坯，第一次加热到1100℃，进行镦粗，变形量20～28％，回炉加热至1140℃，进行第一次拔长和第二次镦粗，变形量15～20％，再回炉加热至1140℃，进行第二次拔长开坯到设定尺寸。对坯件进行热挤压穿孔，加热温度650～750℃，使用挤压穿孔机进行穿孔。

第四步，径向锻造过程中，以80℃/h将不锈钢管坯缓慢加热到580～650℃保温0.5～1小时，再以90℃/h继续加热至1050～1150℃，保温1～2小时，随后在1000～1060℃开始锻造，径向锻造过程中，铸锭坯料的角度旋转参数为12～18°/锤，坯料进给速度为8～10m/min，锻造分多个道次进行，每次锻造的坯料旋转角度以1°的角度逐渐增加，每次锻造的坯料进给速度以1m/min的速度逐渐降低，锻造比为3.0～4.5，终锻温度在860～920℃，冷却至550～590℃等温1.5～2小时，随后风冷至室温，最后获得锻管。锻管尺寸内径不小于500mm或壁厚不小于60mm。

第五步，锻管以≤80℃/h的加热速度在真空炉中加热到1000～1100℃保温1～4h进行固溶处理，然后采用水冷方式快速冷却到室温，锻管应完全浸没水中，用水循环，水温不超过60℃；随后锻管在430～480℃保温1.5～3.0h进行时效处理。

第六步，进行酸洗钝化，酸洗液为：20％硝酸+5％氢氟酸+5％膦羧酸+70％水，之后对热处理后的不锈钢管材进行探伤，将合格的管材进行标识入库。

本发明的大截面不锈钢锻管，具有核I、II安全性能，能够作为核电管道部件使用，可以代替316、316L等不锈钢，且性能更加优异，通过本技术制备的大截面不锈钢锻管晶粒度6～8级，在横截面上从表层到中心，晶粒尺寸大小波动范围小于10％，A、B、C、D类夹杂物小于1级，室温下，抗拉强度Rm≥600MPa、屈服强度Rp0.2≥300MPa、面缩率A≥35％，高温360℃，Rm≥450MPa、Rp0.2≥200MPa、A≥45％，冲击韧性KV≥100J，在水压实验中，在26.2MPa压力下保持15min，锻管无任何冒汗或渗漏现象，无异常声音和可见变形。依据标准，锻管晶间腐蚀后弯曲实验中在100倍和200倍显微镜下无明显裂纹。

实施例1

根据本发明的核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管，各不锈钢锻管实施例产品的不同组分含量如表1所示。

表1实施例的化学成分(wt％)

编号	C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	N	Co	B	Mo	Nb	Ti	Al	P	S	Fe
																	实施例1	0.01	1.0	4.0	18.0	7.0	2.0	0.4	0.05	0.07	2.5	0.2	0.6	0.05	0.028	0.011	余量
实施例2	0.035	0.5	2.0	21.0	5.0	3.1	0.22	0.01	0.08	3.5	0.13	0.11	0.07	0.021	0.008	余量
																	实施例3	0.26	0.77	3.8	19.4	6.4	4.0	0.35	0.03	0.54	2.8	0.16	0.52	0.12	0.03	0.015	余量
实施例4	0.32	0.81	2.2	20.7	5.5	3.5	0.37	0.04	0.63	3.1	0.14	0.33	0.11	0.01	0.007	余量
																	实施例5	0.015	0.55	3.0	18.7	6.8	2.3	0.2	0.02	0.28	2.9	0.10	0.10	0.06	0.02	0.011	余量

本发明实施例为上述一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造工艺，该制造工艺流程包括：配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭→切头/尾→电渣重熔→电渣锭→切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔→径向锻造→控冷→管材→固溶时效热处理→机加工→水压→酸洗→产品。具体操作工艺如下。

第一步，熔炼工序：化学成分按实施例1进行计算配比，熔炼过程中，加入普通碎玻璃(主要成分为Na₂O·CaO·6SiO₂)作为造渣材料，其加入的量约为原料总重量的1.5wt％，原料全熔为钢液后，减小电炉功率保持熔炼温度1620℃，并倾炉扒渣，此后加入低碳锰铁和硅铁脱氧，随后增加电炉功率使钢液温度达1640℃，进行多点喂铝脱氧，分别在熔炼炉口的半径1/2处进行4或8点喂铝，速度约为1.0kg/t。采用AOD熔炼过程中吹入氩气和氧气，氩气与氧气的比率随着熔炼过程中氧化反应的程度发生变化，依此为4:1、3:1、1:1、1:3、1:6，直至最后停吹氧气，继续吹氩气以搅拌钢液，流量为1m³/h。浇注前AOD炉静置约5分钟，保持熔液温度1550℃，随后浇注入钢锭模内，浇注前钢锭模保持无油、无水、无锈，并在300℃烘烤2小时，采用下注法浇注，浇注时钢液流经有惰性气体保护的导流管，浇注过程中保持浇注口与模腔包口的垂直距离为50mm，避免钢液中的Cr、Mn、Si等元素与空气中的氧、氮反应，浇注完后，在模腔冒口上覆盖草木灰等保温剂，等自然冷却后获得不锈钢铸锭。

第二步，电渣重熔工序：电渣重熔前先切除不锈钢铸锭头尾，采用三相电渣炉熔炼，加入20％CaO+79.5％CaF2+0.5％冰晶石，采用Ca：Si＝3：7的硅钙粉粘附在电极上脱氧，加入比例为0.5wt％，在炉底间隔90°布置吹氩气，流量为0.4L/min，时间为8min，熔炼初期电压从80V递减到50V，电流从14KA递减到13KA，在熔化期保持电压电流恒定，随后进行补缩处理：12000A(18min)→8500A(18min)→6000A(10～15min)→3500A(5～8min)→2000A(2～4min)→0，最后进行模冷3h后获得不锈钢电渣锭，不锈钢电渣锭尺寸约Φ550×1700mm。

第三步，双镦双拔开坯工序：第一次加热到1100℃，进行镦粗，变形量28％，回炉加热至1140℃，进行第一次拔长和第二次镦粗，变形量20％，再回炉加热至1140℃，进行第二次拔长开坯Φ250×1000mm。对坯件进行热挤压穿孔，加热温度650℃，使用挤压穿孔机进行穿孔。

第四步，径向锻造工序：将开坯后不锈钢管坯以80℃/h将坯料缓慢加热到580℃保温0.5小时，再以90℃/h继续加热至1050℃，保温1小时，随后在1000℃开始锻造，径向锻造过程中，铸锭坯料的角度旋转参数为12°/锤，坯料进给速度为8m/min，锻造分多个道次进行，每次锻造的坯料旋转角度以1°的角度逐渐增加，每次锻造的坯料进给速度以1m/min的速度逐渐降低，锻造比为4.5，终锻温度在860℃，冷却至550℃等温2小时，随后风冷至室温。锻管尺寸内径小于350mm壁厚小于60mm。

第五步，固溶时效热处理工序：锻管以≤80℃的加热速度在真空炉中加热到1000℃保温4h进行固溶处理，然后采用水冷方式快速冷却到室温，锻管应完全浸没水中，用水循环，水温不超过60℃；随后锻管在430℃保温3.0h进行时效处理。

第六步，酸洗钝化工序：酸洗液为：20％硝酸+5％氢氟酸+5％膦羧酸+70％水，随后对热处理后的不锈钢管材进行探伤，将合格的管材进行标识入库。

大截面不锈钢锻管晶粒度为8级，A、B、C、D类夹杂物为1级。

大截面不锈钢锻管力学性能为：室温下，R_m＝680MPa、R_p0.2＝390MPa、A＝41％，高温360℃，R_m＝490MPa、R_p0.2＝260MPa、A＝52％，冲击韧性K_V＝152J。

大截面不锈钢锻管耐晶间腐蚀性能：在水压实验中，在26.2MPa压力下保持15min，锻管无任何冒汗或渗漏现象，无异常声音和可见变形。锻管晶间腐蚀后弯曲实验中在100倍和200倍显微镜下无明显裂纹。

实施例2

第一步，熔炼工序：化学成分按实施例1进行计算配比，熔炼过程中，加入普通碎玻璃(主要成分为Na₂O·CaO·aSiO₂)作为造渣材料，其加入的量约为原料总重量的3.0wt％，原料全熔为钢液后，减小电炉功率保持熔炼温度1650℃，并倾炉扒渣，此后加入低碳锰铁和硅铁脱氧，随后增加电炉功率使钢液温度达1680℃，进行多点喂铝脱氧，分别在熔炼炉口的半径1/2处进行4或8点喂铝，速度约为1.5kg/t；采用AOD熔炼过程中吹入氩气和氧气，氩气与氧气的比率随着熔炼过程中氧化反应的程度发生变化，依此为4:1、3:1、1:1、1:3、1:6，直至最后停吹氧气，继续吹氩气以搅拌钢液，使精炼反应充分进行，流量为3m³/h，浇注前AOD炉静置约10分钟，保持熔液温度1580℃，随后浇注入钢锭模内，浇注前钢锭模保持无油、无水、无锈，并在450℃烘烤1小时，采用下注法浇注，浇注时钢液流经有惰性气体保护的导流管，浇注过程中保持浇注口与模腔包口的垂直距离为100mm，避免钢液中的Cr、Mn、Si等元素与空气中的氧、氮反应，浇注完后，在模腔冒口上覆盖草木灰等保温剂，等自然冷却后获得不锈钢铸锭。

第二步，电渣重熔工序：切除不锈钢铸锭头尾后，进行电渣重熔，采用三相电渣炉熔炼，加入24％CaO+75％CaF2+1％冰晶石，采用Ca：Si＝3：7的硅钙粉粘附在电极上脱氧，加入比例为0.6％，在炉底间隔90°布置吹氩气，流量为0.6L/min，时间为15min，熔炼初期电压从80V递减到50V，电流从14KA递减到13KA，在熔化期保持电压电流恒定，凝固末期进行补缩处理：12000A(18min)→8500A(18min)→6000A(10～15min)→3500A(5～8min)→2000A(2～4min)→0，最后进行模冷4h后获得不锈钢电渣锭，不锈钢电渣锭尺寸约Φ700mm×3000mm。

第三步，双镦双拔开坯工序：对电渣重熔不锈钢锭切除头尾后，进行双镦双拔开坯，第一次加热到1100℃，进行镦粗，变形量20％，回炉加热至1140℃，进行第一次拔长和第二次镦粗，变形量15％，再回炉加热至1140℃，进行第二次拔长开坯到Φ500mm×2000mm。对坯件进行热挤压穿孔，加热温度750℃，使用挤压穿孔机进行穿孔。

第四步，径向锻造工序：以80℃/h将不锈钢管坯缓慢加热到650℃保温0.5小时，再以90℃/h继续加热至1150℃，保温1小时，随后在1060℃开始锻造，径向锻造过程中，铸锭坯料的角度旋转参数为18°/锤，坯料进给速度为10m/min，锻造分多个道次进行，每次锻造的坯料旋转角度以1°的角度逐渐增加，每次锻造的坯料进给速度以1m/min的速度逐渐降低，锻造比为3.0，终锻温度在920℃，冷却至590℃等温2小时，随后风冷至室温，最后获得锻管。锻管尺寸内径不小于500mm或壁厚不小于60mm。

第五步，固溶时效热处理工序：锻管以≤80℃/h的加热速度在真空炉中加热到1100℃保温1进行固溶处理，然后采用水冷方式快速冷却到室温，锻管应完全浸没水中，用水循环，水温不超过60℃；随后锻管在480℃保温1.0h进行时效处理。

第六步，酸洗钝化工序：酸洗液为：20％硝酸+5％氢氟酸+5％膦羧酸+70％水，之后对热处理后的不锈钢管材进行探伤，将合格的管材进行标识入库。

大截面不锈钢锻管晶粒度为6～8级，A、B、C、D类夹杂物为1级。

大截面不锈钢锻管力学性能为：室温下，R_m＝630MPa、R_p0.2≥350MPa、A≥38％，高温360℃，R_m≥470MPa、R_p0.2≥250MPa、A≥45％，冲击韧性K_V≥110J。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，包括以下过程：

第一步，配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭；

第二步，切头/尾→电渣重熔→电渣锭；

第三步，切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔；

第四步，径向锻造→控冷→管材；

第五步，固溶时效热处理→机加工→水压测试；

第六步，酸洗→产品；

第一步，所述配料→电炉熔炼→AOD精炼→钢锭流程具体包括：

按以下的不锈钢锻管材料化学成分质量百分比计进行原料配料：C 0.01~0.035、Si0.5~1.0、Mn 2.0~4.0、P ≤0.03、S ≤0.015、Cr 18~21、Ni 5.0~7.0、Cu 2.0~4.0、N 0.2~0.4、Co ≤0.10、B 0.05~0.10、Mo 2.5~3.5、Nb 0.10~0.20、Ti 0.1~0.6、Al 0.05~0.12、Fe余量；

将原料烘烤后加入电弧炉进行熔炼，熔炼过程中加入普通碎玻璃作为造渣材料，原料全熔为钢液后，保持熔炼温度在1620-1650℃，并倾炉扒渣，此后加入低碳锰铁和硅铁脱氧，随后增加电炉功率使钢液温度达1640~1680℃，进行多点喂铝脱氧；

保持熔液温度1550~1580℃，随后溶液浇注入钢锭模内，溶液浇注入钢锭模内时采用下注法浇注，浇注时钢液流经有惰性气体保护的导流管，浇注过程中保持浇注口与模腔包口的垂直距离为50~100mm；浇注完后，在模腔冒口上覆盖保温剂，等自然冷却后获得不锈钢铸锭。

2.根据权利要求1所述的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，第二步中所述切头/尾→电渣重熔→电渣锭包括：

切除不锈钢铸锭头尾后，进行电渣重熔，采用三相电渣炉熔炼，加入20~25%CaO+75~80%CaF₂+0.5~1%冰晶石，采用Ca：Si=3：7的硅钙粉粘附在电极上脱氧，加入比例为0.5~0.6wt%，在炉底间隔90°布置吹氩气，流量为0.4~0.6L/min，时间为8~15min，熔炼初期电压从80V递减到50V，电流从14KA递减到13KA，在熔化期保持电压电流恒定，凝固末期进行补缩处理，最后进行模冷3~4h后获得不锈钢电渣锭。

3.根据权利要求2所述的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，第三步中所述切头/尾→镦粗拔长开坯→挤压穿孔流程包括：

对不锈钢电渣锭切除头尾后，进行双镦双拔开坯，第一次加热到1100℃，进行镦粗，变形量20~28%，回炉加热至1140℃，进行第一次拔长和第二次镦粗，变形量15~20%，再回炉加热至1140℃，进行第二次拔长开坯到设定尺寸；对坯件进行热挤压穿孔。

4.根据权利要求3所述的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，第四步中所述径向锻造→控冷→管材包括：

径向锻造过程中，以80℃/h将不锈钢管坯缓慢加热到580~650℃保温0.5~1小时，再以90℃/h继续加热至1050~1150℃，保温1~2小时，随后在1000~1060℃开始锻造，径向锻造过程中，铸锭坯料的角度旋转参数为12~18°/锤，坯料进给速度为8~10m/min，锻造分多个道次进行，每次锻造的坯料旋转角度以1°的角度逐渐增加，每次锻造的坯料进给速度以1m/min的速度逐渐降低，锻造比为3.0~4.5，终锻温度在860~920℃，冷却至550~590℃等温1.5~2小时，随后风冷至室温，最后获得锻管。

5.根据权利要求4所述的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，第五步中固溶时效热处理→机加工→水压测试包括：

锻管以≤80℃/h的加热速度在真空炉中加热到1000~1100℃保温1~4h进行固溶处理，然后采用水冷方式快速冷却到室温；随后锻管在430~480℃保温1.5~3.0h进行时效处理。

6.根据权利要求5所述的一种核级高强度高耐晶间腐蚀的大截面不锈钢锻管制造方法，其特征是，第六步中酸洗→产品，包括：

对不锈钢锻管进行酸洗钝化得到不锈钢管材。