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CN115090710A - P92无缝钢管及其制备方法和应用 - Google Patents

P92无缝钢管及其制备方法和应用 Download PDF

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CN115090710A CN202210769977.4A CN202210769977A CN115090710A CN 115090710 A CN115090710 A CN 115090710A CN 202210769977 A CN202210769977 A CN 202210769977A CN 115090710 A CN115090710 A CN 115090710A
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Abstract

本发明提供了一种P92无缝钢管及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤:S1,对原料依次进行冶炼和圆坯连铸,得到管坯;S2,对管坯依次进行第一加热、穿孔及轧制,得到荒管;S3,对荒管依次进行第二加热、定径、正火、热扩拔及回火,得到P92无缝钢管。本发明通过特定的原料成分设计、以及协同热扩拔与热处理相结合的工艺技术,出乎预料地提高了P92无缝钢管的成材率,且该P92无缝钢管还具有优异的综合性能,其各项性能指标均可以达到ASMESA335‑2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。

Description

P92无缝钢管及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钢管制造技术领域,具体而言,涉及一种P92无缝钢管及其制备方法和应用。
背景技术
P92耐热钢具有优良的机械性能、优异的组织稳定性能、焊接性能、高温抗氧化性能和耐蚀性能。P92钢管服役温度最高可达580~610℃、蒸气压力最高可达24~30MPa。故而,P92耐热钢是620℃蒸汽温度以下的超超临界机组大口径锅炉管道的首选材料。通常,在作为超超临界机组大口径锅炉管道应用时,其工作状态为高温高压,在其工作环境下内表面承受着很高的压应力、内外表由于巨大温差具有极高的热应力。
超临界和超超临界火电燃煤机组主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道一般是根据蒸汽的流量来确定内径、根据温度和压力设定壁厚,所以对钢管的内径尺寸要求非常严格,标准要求为0~3.2mm。超临界机组内径管直径一般在360~900mm之间,且内径要求偏差小于1%。现有技术中,采用直接热轧、热挤压会导致生产难度很大。且通常采用的锻造镗孔生产工艺、挤压内镗外拔工艺对金属消耗较大,从而会造成大口径内径P92钢管的成材率较低,进而造成产品价格居高不下,这对超超临界机组建设而言,无疑是不被接受的。故而,有必要提供一种新的大口径高温用P92无缝钢管制备工艺,以提高产品的成材率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种P92无缝钢管及其制备方法和应用,以解决现有技术在制备P92无缝钢管时存在的成材率较低等问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种P92无缝钢管的制备方法,,制备方法包括以下步骤:S1,对原料依次进行冶炼和圆坯连铸,得到管坯;S2,对管坯依次进行第一加热、穿孔及轧制,得到荒管;S3,对荒管依次进行第二加热、定径、正火、热扩拔及回火,得到P92无缝钢管;其中,按重量百分比计,原料的化学成分包括:C:0.09~0.12%,Si:0.25~0.35%,Mn:0.45~0.55%,S≤0.005%,P≤0.012%,Ni:0.15~0.25%,Cr:8.7~9.2%,Mo:0.40~0.50%,Ti:0.01~0.10%,Nb:0.045~0.06%,Al≤0.015%,V:0.18~0.22%,W:1.65~1.9%,B:0.002~0.004%,Ti≤0.005%,Zr≤0.005%,N:0:045~0.065%、O≤30ppm、H≤2.0ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步地,热扩拔过程中,处理温度为745~760℃,管料的推进速度为65~120mm/min。
进一步地,在穿孔之前,制备方法还包括对管坯进行预打孔的步骤:以管坯的圆截面几何中心为圆心、直径为300~800mm进行预打孔,以在管坯中轴线方向形成贯穿通孔;优选地,对通孔的内表面进行防高温及防氧化处理。
进一步地,采用环形炉进行第一加热;优选地,第一加热的处理温度为1180~1230℃,处理时间为5~8h。
进一步地,采用步进式炉进行第二加热;优选地,第二加热包括顺次进行的预热段、加热段及均热段;更优选地,预热段的处理温度为930~950℃、处理时间为4~6h;加热段分为四段:加热一段的处理温度为970~990℃、处理时间0.5~1.0h,加热二段的处理温度为1140~1160℃、处理时间0.5~1.0h,加热三段的处理温度为1190~1210℃、处理时间1.5~2.0h,加热四段的处理温度为1210~1230℃、时间1.5~2.0h;均热段的处理温度为1220~1240℃、处理时间为1.5~2.0h。
进一步地,正火的处理温度为1055~1075℃、处理时间按管料壁厚系数2.0~2.5min/mm进行控制。
进一步地,回火的处理温度为770~790℃、处理时间按管料壁厚系数1.5~5min/mm进行控制。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种由前述的P92无缝钢管的制备方法制备得到的P92无缝钢管。
进一步地,P92无缝钢管的内径≥360mm,优选为400~800mm。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种前述的P92无缝钢管在超临界或超超临界火电燃煤机组中的应用,应用温度为600~650℃、应用压力为24~30MPa。
本发明通过特定的原料成分设计、以及协同热扩拔与热处理相结合的工艺技术,出乎预料地提高了P92无缝钢管的成材率,且该P92无缝钢管还具有优异的综合性能(例如机械性能、组织稳定性能、焊接性能、高温抗氧化性能和耐蚀性能),其各项性能指标均可以达到ASMESA335-2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明一种实施方式中P92无缝钢管的金相组织示意图(5μm);
图2示出了本发明一种实施方式中P92无缝钢管的金相组织示意图(2μm)。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
名词解释:
成材率:成材率是指合格产品重量与投入原料重量的百分比。
热扩拔:本发明提出的热扩拔是一种将热扩和拔制相结合的一种金属变形工序。具体地,热扩拔过程为:先将前述正火处理后的管料加热(例如可采用感应线圈加热的方式)到预定温度,再通过推制的方式将具有上述预定温度的管料在内变形工具中由尾部向前进行推制。此时,具有上述预定温度的管料沿着内变形工具逐渐扩大,以完成热扩。热扩后,在管料温度较上述预定温度下降0~100℃的时间内,立即将出内变形工具的管料采用拔制的方式以完成拔制,进而实现产品所需要的内径和壁厚。
正如本发明背景技术部分所描述的,现有技术在制备P92无缝钢管时,存在成材率较低等的问题。为了解决这一问题,本发明提供了一种P92无缝钢管的制备方法,该制备方法包括以下步骤:S1,对原料依次进行冶炼和圆坯连铸,得到管坯;S2,对管坯依次进行第一加热、穿孔及轧制,得到荒管;S3,对荒管依次进行第二加热、定径、正火、热扩拔及回火,得到P92无缝钢管。其中,按重量百分比计,原料的化学成分包括:C:0.09~0.12%,Si:0.25~0.35%,Mn:0.45~0.55%,S≤0.005%,P≤0.012%,Ni:0.15~0.25%,Cr:8.7~9.2%%,Mo:0.40~0.50%,Ti:0.01~0.10,Nb:0.045~0.06,Al≤0.015%,V:0.18-0.22,W:1.65~1.9%,B:0.002~0.004,Ti≤0.005%,Zr≤0.005%,N:0:045~0.065%、O≤30ppm、H≤2.0ppm,余量的Fe和杂质。
本发明通过特定的原料成分设计、以及协同热扩拔与热处理相结合的工艺技术,出乎预料地提高了P92无缝钢管的成材率,且该P92无缝钢管还具有优异的综合性能(例如机械性能、组织稳定性能、焊接性能、高温抗氧化性能和耐蚀性能),其各项性能指标均可以达到ASMESA335-2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。其中,为了进一步说明本发明的有益效果,对上述制备方法中的工序进行如下说明:
其一,对于原料成分设计而言。P92耐热钢要求P、S含量特别低,以减少其晶间脆性倾向,其成分中除了含有碳钢基本成分Fe、C、Si及Mn外,本发明通过添加Cr、Nb、Mo、W、V等合金元素可以进一步使产品具有优良的综合性能。
Cr在耐热钢中的作用主要有三:一是提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性能;二是固溶于基体中起固溶强化作用;三是形成M7C3和M23C6起沉淀强化作用。此外,在含Mo钢种,加入Cr能改变Mo在碳化物和固溶体之间的分配,当加入的Cr不足以形成渗碳体以外的其它碳化物时,Cr将Mo从渗碳体中被排除而进入基体。当加入的Cr已可形成渗碳体以外的碳化物时,将引起Mo的碳化物减少,也同样是Mo溶入基体中。Cr的含量为8.7~9.2%,例如,可以为8.7%、8.8%、8.9%、9.0%、9.1%、9.2%。
W是能够显著提高耐热钢的持久强度和蠕变极限的合金元素。耐热钢中W和Mo复合加入对提高钢的热强性比单独加入等量的W或Mo要优越。加入W使钢在高温下的长期蠕变断裂强度得到改善,这是由于W的添加抑制了M6C的析出和碳化物的聚集。另外,加入W引起持久强度提高的原因有二:一是W使Nb进入VN中分数增加,从而引起VN晶格膨胀,在VN周围产生共格应变,引起蠕变强度增加;二是W加入引起薄膜状Laves相沿晶界边析出,阻止蠕变试验过程中亚晶粒长大。W的含量为1.65~1.9%,例如可以为1.65%、1.7%、1.75%、1.8%、1.85%、1.9%。
Mo可以使钢的高温强度提高,随Mo含量的增加,在温度不超过650℃时,以及650℃左右短期内蠕变强度增加,室温韧性增加。Mo在高温回火时,形成稳定的碳化物。所以在650℃以下,增加Mo含量(小于1.0%)对长期蠕变强度很有益。但是当温度高于650℃长期使用,随Mo、V含量增加,M6C、M2C粗化、消失,Laves相也有共格盘状向半共格球状过渡,减低蠕变强度。Mo的含量为0.40~0.50%,例如可以为0.41%、0.42%、0.43%、0.44%、0.45%、0.46%、0.47%、0.48%、0.49%、0.50%。
V的作用。在高Cr热强钢种,V固溶于马氏体中,使用过程中以V4C3形式析出并在马氏体中长大,阻止了晶粒在过热过程中的长大。V4C3大量沉积于晶内,显著地提高了晶内强度,使晶内强度远高于晶界强度,但易形成晶界裂纹。少量的V和Mo还能加速形成Laves相沉淀。V还能加速钢种M7C3向M23C6转变,因为V和C形成了V4C3,减少了C的集中,加速了上述反应。V的含量为0.18~0.22%,例如可以为0.18%、0.19%、0.20%、0.21%、0.22%。
Nb的作用类似V,它的作用是在高Cr钢中易形成细小、弥散、温度的Nb(C,N)使位错运动受阻,改善蠕变性能,但当Nb(C,N)聚集时,蠕变抗力下降十分快。在高温固溶处理条件下,未溶的VC和NbC可以阻止晶粒长大。Nb的含量为0.045~0.06%,例如可以为0.045%、0.05%、0.055%。
N的作用如下:600℃以下,随N含量增加,蠕变断裂强度增加,但在650℃以上情况却相反。这主要是含N的沉淀物和基体结合力太强引起的。当N含量大于0.04%时,组织中有Cr2N,它是主要的二次硬化相之一,形态由针状、棒状到球状。细小、弥散的Cr2N有助于蠕变断裂强度的提高。另外,在含V钢中,随V含量的增加,分布在δ铁素体与板条马氏体中的细小、弥散的VN数量增加。而VN在600℃和650℃长期蠕变测试中表现出良好的稳定性,这也有利于蠕变断裂强度的提高。但是N含量的增加,对韧性将产生不利的影响。综合以上方面考虑,本发明N的含量为0.045~0.065%,例如可以为0.045%、0.055%、0.065%。
在耐热钢中加入微量的B,一般主要是起强化晶界的作用,以次来提高钢的热强性,并用以改善持久塑性,减少钢的蠕变脆性。由于B原子半径的特殊性,B既可以起置换固溶强度作用,又可以起间隙固溶强化作用。由于B在晶界上偏聚,晶界附近的无沉积区比不含B的钢少,形成的沉淀趋于强化晶界,阻止裂纹在晶界形成、扩散,大大提高蠕变强度。综合以上方面因素,本发明B的含量为0.002~0.004%,例如可以为0.002%、0.003%、0.004%。
本发明P92无缝光管采用上述特定元素特定含量,能够充分发挥各元素协同增效作用,促使P92无缝光管具有优异的综合性能,且和后续热扩拔工艺及热处理工艺匹配性更佳。
其二,基于上述特定的原料成分,本发明进一步采用热扩拔工艺,可以在保证钢管的壁厚和外径符合要求的基础上,进一步更精准地对钢管内径尺寸进行高效调控,从而提高了生产P92无缝钢管的内径尺寸精度,成材率较高。尤其是相对于现有技术中常用的原内镗外拔工艺,本发明突破性地解决了产品成材率低的问题。
其三,本发明在采用热扩拔工艺的基础上,同时进一步将正火工序设置在热扩拔工序之前,回火工序则设置在热扩拔工序之后,从而有效避免了扩拔后正火热处理变形、碰凹等问题。且扩拔后回火,可以进一步促使钢管具有较高的高温强韧性,优良抗高温氧化温性能。同时,产品的综合性能优异,其内径尺寸及壁厚精度高,在成材率更低的基础上可完全取代锻造镗孔和内镗外拔的钢管。
综上,基于本发明上述制备方法,产品成材率更高,且得到的P92无缝钢综合性能也十分优秀,工业化应用前景更佳。
额外补充的是,在上述回火之后,还可对管料继续进行矫直、精整、尺寸及表面质量检查等常规处理,再包装产品入库。对于上述制备方法中提到的冶炼、圆坯连铸、穿孔、轧制、定径、矫直、精整、尺寸及表面质量检查都无特别限定,采用本领域常规工艺方法操作即可,在此不多赘述。
另外,需说明的是,本发明上述制备方法尤其适用于高温(400~650℃)、高压(24~30MPa)用大口径(≥360mm)P92无缝钢管的制备,对于该特定类型的P92无缝钢管而言,采用本发明上述制备方法,产品成材率更高。
为了进一步提高产品成材率,在一种优选的实施方式中,,热扩拔过程中,处理温度为745~760℃,管料的推进速度为65~120mm/min。
在一种优选的实施方式中,上述热扩拔过程可为:先将前述正火处理后的管料加热(例如可采用感应线圈加热的方式)到预定温度745~760℃,再通过推制的方式将具有上述预定温度的管料在内变形工具中由尾部向前进行推制,管料的推进速度为65~120mm/min。此时,具有上述预定温度的管料沿着内变形工具逐渐扩大,以完成热扩。热扩后,在管料温度维持在600~760℃时,立即将内变形工具中出来的管料采用拔制的方式以完成拔制,进而实现产品所需要的内径和壁厚。
为了消除高合金连铸坯料中心疏松和中心裂纹,在一种优选的实施方式中,在穿孔之前,制备方法还包括对管坯进行预打孔的步骤:以管坯的圆截面几何中心为圆心、直径为300~800mm进行预打孔,以在管坯中轴线方向形成贯穿通孔。坯料中心打通孔可以消除中心疏松和中心裂纹以防止热轧毛管出现内折。进一步地,对通孔的孔內表面进行防高温及防氧化处理。这样,可以有效防止轧制后钢管内表面出现凹坑等缺陷。例如,上述防高温及防氧化处理可以通过在通孔的孔內表面喷涂专用防高温氧化涂料以实现,该专用防高温氧化涂料的主要成分为AL2O3基结合剂。
为了进一步实现批量化生产的需求,在一种优选的实施方式中,本发明采用环形炉进行第一加热,且第一加热的处理温度为1180~1230℃,处理时间为5~8h。
为了进一步提高钢管上述优异性能均一性,在一种优选的实施方式中,本发明采用步进式炉进行第二加热。第二加热包括顺次进行的预热段、加热段及均热段,其中,预热段的处理温度为500~800℃、处理时间为4~6h;加热段分为四段:加热一段处理温度980±10℃、处理时间0.5~1.0h,加热二段处理温度1150±10℃、处理时间0.5~1.0h,加热三段处理温度1200±10℃、处理时间1.5~2.0h,加热四段处理温度1220±10℃、时间1.5~2.0h;均热段的处理温度为1220~1240℃、处理时间为1.5~2.0h。进一步优选地,第二加热过程中,由预热段温度至加热段温度的升温速率、由加热段至均热段温度的升温速率、由加热一段至加热二段的升温速率、由加热二段至加热三段的升温速率、由加热三段至加热四段的升温速率分别为5~15℃/min。
为了进一步提高钢管的综合性能,在一种优选的实施方式中,正火的处理温度为1055~1075℃、处理时间按管料壁厚系数2.0~2.5min/mm进行控制。回火的处理温度为770~790℃、处理时间按管料壁厚系数1.5~5min/mm进行控制。
本发明还提供了一种由前述的P92无缝钢管的制备方法制备得到的P92无缝钢管。基于前文的各项原因,本发明的P92无缝钢管综合性能优异,其各项性能指标均达到ASMESA335-2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。
在一种优选的实施方式中,P92无缝钢管的内径≥360mm,优选为400~800mm。
本发明还提供了一种前述的P92无缝钢管在超临界或超超临界火电燃煤机组中的应用,其应用温度为400~650℃、应用压力为24~30MPa。基于前文的各项原因,本发明的P92无缝钢管综合性能优秀,其各项性能指标均达到ASMESA335-2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。尤其是本发明上述P92无缝钢管成材率较高,应用成本更低。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
按重量百分比计,原料的化学成分为:C:0.10%,Si:0.3%,Mn:0.5%,S≤0.005%,P:0.012%,Ni:0.2%,Cr:9.0%,Mo:0.45%,Ti:0.05,Nb:0.05,Al:0.015%,V:0.2,W:1.85%,B:0.003,Ti:0.005%,Zr:0.005%,N:0.055%、O:30ppm、H:2.0ppm余量为Fe和杂质。
制备方法如下:
(1)按照上述化学组分混合原料,经冶炼、精炼、真空脱气、圆坯连铸制得管坯,并将管坯依次进行高温扩散退火和低温等温退火。
(2)对管坯进行热扩拔及热处理:管坯下料→预打孔→防高温及防氧化处理→环形炉第一加热→穿孔机穿孔→轧管→步进式炉第二加热→定径机定径→正火→热扩拔→回火→矫直→精整→尺寸及表面质量检查→包装入库。
其中,预打孔的直径为80mm;第一加热的处理温度为1200℃,处理时间为7h。
第二加热过程中:预热段的处理温度为950℃、处理时间为5h;加热一段的处理温度为980℃、处理时间0.8h;加热二段的处理温度为1150℃、处理时间0.9h;加热三段的处理温度为1200℃、处理时间1.5h;加热四段的处理温度为1220℃、时间2h;均热段的处理温度为1230℃、处理时间为2h。第二加热过程中的升温速率为3~20℃/min。
正火处理温度为1065℃,正火时间按壁厚系数2.5min/mm进行控制。
上述热扩拔过程可为:采用感应线圈加热的方式先将前述正火处理后的管料加热到预定温度750℃(即热扩拔的处理温度),再通过推制的方式将具有上述预定温度的管料在内变形工具中由尾部向前进行推制,管料的推进速度为85mm/min。此时,具有上述预定温度的管料沿着内变形工具逐渐扩大,以完成热扩。热扩后,在管料温度维持在660℃时,立即将内变形工具中出来的管料采用拔制的方式以完成拔制,进而实现产品所需要的内径和壁厚。
回火处理温度为780℃,回火时间按壁厚系数4.5min/mm进行控制,回火后空冷。
实施例2
和实施例1的区别在于热扩拔的处理温度为745℃。
实施例3
和实施例1的区别在于热扩拔的处理温度为760℃。
实施例4
和实施例1的区别在于热扩拔过程中管料的推进速度为65mm/min。
实施例5
和实施例1的区别在于热扩拔过程中管料的推进速度为120mm/min。
对比例1
性能表征:制备方法如下:
管坯下料→预打孔→防高温及防氧化处理→环形炉第一加热→穿孔机穿孔→轧管→步进式炉第二加热→定径机定径→正火→回火→矫直→精整→内镗外拔→尺寸及表面质量检查→包装入库。其中,对比例1和本发明的区别仅在于内镗外拔的工艺及顺序。
各实施例及对比例的成材率见表1所示。
表1
成材率/%
实施例1 88%
实施例2 86%
实施例3 86%
实施例4 88%
实施例5 88%
对比例1 65%
对实施例1生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,实物尺寸及室温力学性能结果如表2所示,短时高温拉伸性能结果如表3所示。
表2
Figure BDA0003726962560000081
表3
Figure BDA0003726962560000082
对实施例2生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,短时高温拉伸性能结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003726962560000091
对实施例3生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,短时高温拉伸性能结果如表5所示。
表5
Figure BDA0003726962560000092
对实施例4生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,短时高温拉伸性能结果如表6所示。
表6
Figure BDA0003726962560000101
对实施例5生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,短时高温拉伸性能结果如表7所示。
表7
Figure BDA0003726962560000102
对实施例6生产出来的大口径高温用P92内径无缝钢管随机取样进行分析,短时高温拉伸性能结果如表8所示。
表8
Figure BDA0003726962560000111
由以上性能表征数据可以发现,本发明在高成材率的基础上,提供的无缝钢管综合性能十分优秀,其各项性能指标均达到ASMESA335-2021美国标准中对P92牌号钢管的要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
S1,对原料依次进行冶炼和圆坯连铸,得到管坯;
S2,对所述管坯依次进行第一加热、穿孔及轧制,得到荒管;
S3,对所述荒管依次进行第二加热、定径、正火、热扩拔及回火,得到所述P92无缝钢管;
其中,按重量百分比计,所述原料的化学成分包括:C:0.09~0.12%,Si:0.25~0.35%,Mn:0.45~0.55%,S≤0.005%,P≤0.012%,Ni:0.15~0.25%,Cr:8.7~9.2%,Mo:0.40~0.50%,Ti:0.01~0.10%,Nb:0.045~0.06%,Al≤0.015%,V:0.18~0.22%,W:1.65~1.9%,B:0.002~0.004%,Ti≤0.005%,Zr≤0.005%,N:0:045~0.065%、O≤30ppm、H≤2.0ppm,余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,所述热扩拔过程中,处理温度为745~760℃,管料的推进速度为65~120mm/min。
3.根据权利要求1或2所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,在所述穿孔之前,所述制备方法还包括对所述管坯进行预打孔的步骤:以所述管坯的圆截面几何中心为圆心、直径为300~800mm进行所述预打孔,以在所述管坯中轴线方向形成贯穿通孔;
优选地,对所述通孔的内表面进行防高温及防氧化处理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,采用环形炉进行所述第一加热;
优选地,所述第一加热的处理温度为1180~1230℃,处理时间为5~8h。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,采用步进式炉进行所述第二加热;
优选地,所述第二加热包括顺次进行的预热段、加热段及均热段;
更优选地,所述预热段的处理温度为930~950℃、处理时间为4~6h;所述加热段分为四段:加热一段的处理温度为970~990℃、处理时间0.5~1.0h,加热二段的处理温度为1140~1160℃、处理时间0.5~1.0h,加热三段的处理温度为1190~1210℃、处理时间1.5~2.0h,加热四段的处理温度为1210~1230℃、时间1.5~2.0h;所述均热段的处理温度为1220~1240℃、处理时间为1.5~2.0h。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,所述正火的处理温度为1055~1075℃、处理时间按管料壁厚系数2.0~2.5min/mm进行控制。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的P92无缝钢管的制备方法,其特征在于,所述回火的处理温度为770~790℃、处理时间按管料壁厚系数1.5~5min/mm进行控制。
8.一种由权利要求1至7中任一项所述的P92无缝钢管的制备方法制备得到的P92无缝钢管。
9.根据权利要求8所述的P92无缝钢管,其特征在于,所述P92无缝钢管的内径≥360mm,优选为400~800mm。
10.一种权利要求8或9所述的P92无缝钢管在超临界或超超临界火电燃煤机组中的应用,其特征在于,所述P92无缝钢管的应用温度为600~650℃、应用压力为24~30MPa。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116676470A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法
CN118699075A (zh) * 2024-08-27 2024-09-27 张家港嘉园钢铁制品有限公司 一种无缝钢管制造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5410222A (en) * 1977-06-27 1979-01-25 Kawasaki Steel Co Method of making highhtensile largee diameter pipe steel
US4142663A (en) * 1977-04-28 1979-03-06 Kaiser Steel Corporation Apparatus and method for making perforated tube
JP2005146414A (ja) * 2003-10-20 2005-06-09 Jfe Steel Kk 拡管用継目無油井鋼管およびその製造方法
CN102247988A (zh) * 2011-05-26 2011-11-23 天津钢管集团股份有限公司 直径φ610-φ720的天然气地下储藏井用气瓶管的生产方法
CN102873512A (zh) * 2012-09-29 2013-01-16 攀钢集团成都钢钒有限公司 核电站用大口径中厚壁无缝钢管的制造方法
CN104087826A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 衡阳鸿大特种钢管有限公司 大口径薄壁x65级热扩无缝钢管及生产方法
CN107746916A (zh) * 2017-11-06 2018-03-02 山东墨龙石油机械股份有限公司 一种油缸用无缝钢管的制造方法
CN111979382A (zh) * 2020-09-03 2020-11-24 衡阳华菱钢管有限公司 大口径薄壁无缝钢管及其制备方法
WO2022021816A1 (zh) * 2020-07-30 2022-02-03 上海电气电站设备有限公司 一种钢管和铸件用耐热钢

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4142663A (en) * 1977-04-28 1979-03-06 Kaiser Steel Corporation Apparatus and method for making perforated tube
JPS5410222A (en) * 1977-06-27 1979-01-25 Kawasaki Steel Co Method of making highhtensile largee diameter pipe steel
JP2005146414A (ja) * 2003-10-20 2005-06-09 Jfe Steel Kk 拡管用継目無油井鋼管およびその製造方法
CN102247988A (zh) * 2011-05-26 2011-11-23 天津钢管集团股份有限公司 直径φ610-φ720的天然气地下储藏井用气瓶管的生产方法
CN102873512A (zh) * 2012-09-29 2013-01-16 攀钢集团成都钢钒有限公司 核电站用大口径中厚壁无缝钢管的制造方法
CN104087826A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 衡阳鸿大特种钢管有限公司 大口径薄壁x65级热扩无缝钢管及生产方法
CN107746916A (zh) * 2017-11-06 2018-03-02 山东墨龙石油机械股份有限公司 一种油缸用无缝钢管的制造方法
WO2022021816A1 (zh) * 2020-07-30 2022-02-03 上海电气电站设备有限公司 一种钢管和铸件用耐热钢
CN111979382A (zh) * 2020-09-03 2020-11-24 衡阳华菱钢管有限公司 大口径薄壁无缝钢管及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘源;许磊磊;赵庆权;何彪;肖功业;: "P92铁素体耐热钢无缝钢管开发", 天津冶金, no. 05, 15 October 2015 (2015-10-15), pages 24 - 27 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116676470A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法
CN116676470B (zh) * 2023-08-03 2023-12-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种耐热钢无缝钢管及其热处理方法
CN118699075A (zh) * 2024-08-27 2024-09-27 张家港嘉园钢铁制品有限公司 一种无缝钢管制造方法

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