專(zhuān)利名稱(chēng)：鉻23鎳6鐵素體-奧氏體不銹鋼管及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金鋼，尤其涉及一種鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼 管及其制造工藝。
背景技術(shù)：
不銹鋼及其制品，作為一種技術(shù)材料和產(chǎn)品，不但具有良好的耐腐蝕性能， 而且具有良好的外觀等多種特性，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民日常生活中有著極其廣泛 的應(yīng)用，并且其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。常用的不銹鋼品種主要包括304 (0Crl9Ni9) 、 304L(00Crl9Ni9) 、316 (0Crl8Nil4Mo2)、 316L (00Crl8Nil4Mo2)
等鋼種。
常用的不銹鋼表面有一層極薄的氧化鉻薄膜，稱(chēng)作鈍化膜。該薄膜能阻止 金屬繼續(xù)氧化，故不銹鋼有很強(qiáng)的耐腐蝕性能。但是，不銹鋼表面的鈍化膜由 于鋼中存在的缺陷、雜質(zhì)和溶質(zhì)的不均勻性，使鈍化膜在這些地方較為脆弱， 在特定的腐蝕性溶液中容易被破壞，破壞的部分便成為活化的陽(yáng)極，周?chē)鷧^(qū)域 為陰極區(qū)，陽(yáng)極的面積非常小時(shí)，陽(yáng)極的電流密度很大，活性溶解加速，遂成
為許多針狀小孔，成為"孔蝕"。含有C02、 Cl2的油氣，孔蝕點(diǎn)附近會(huì)發(fā)生
較強(qiáng)烈的cr吸附和金屬的較快溶解，當(dāng)金屬表面上有02吸附的點(diǎn)被cr取代 時(shí)孔蝕即會(huì)發(fā)展。由于02和cr的可逆競(jìng)相吸附產(chǎn)生cr的絡(luò)合離子而破壞鈍 化膜，此絡(luò)合物水解以后又生成絡(luò)合離子和cr。在酸性油氣中，蝕孔內(nèi)pH值 降低，也引起金屬離子的加速溶解。
另外，常用的不銹鋼在拉伸應(yīng)力作用下，位錯(cuò)沿著滑移面運(yùn)動(dòng)至金屬表面， 使表面鈍化膜產(chǎn)生局部破壞，在有鈍化膜和無(wú)鈍化膜的金屬間形成微電池，作 為陽(yáng)極的裸金屬產(chǎn)生陽(yáng)極溶解從而發(fā)生"應(yīng)力腐蝕"破壞。 一般用在60。C以上 中性氯化物溶液中的鉻18-鎳8型奧氏體不銹鋼容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕破壞。
隨著油氣開(kāi)采工業(yè)和化工行業(yè)的發(fā)展，急切需要一些耐腐蝕的管材。如中
國(guó)在四川川東地區(qū)發(fā)現(xiàn)了世界級(jí)大氣田，但天然氣中含大量的H2S、 C02、 S02、 Cl2等氣體，對(duì)鋼材的腐蝕非常嚴(yán)重，曾發(fā)生因鋼管腐蝕而泄漏，造成多人死亡 的事故。因304L (00Cr簡(jiǎn)i9) 、 316L (00Crl8Nil4Mo2)等不銹鋼都不能承受 H2S、 C02、 S02、 Cl2氣體的腐蝕，急需開(kāi)發(fā)出高耐蝕的不銹鋼無(wú)縫鋼管，以適 應(yīng)油氣開(kāi)采工業(yè)和化工行業(yè)的發(fā)展需要。
隨著海洋石油的開(kāi)采，在海水中鋪設(shè)油氣管道越來(lái)越多。由于海水中含有 大量的C1—離子，對(duì)鋼管的腐蝕性很大，304L (00Crl9Ni9) 、 316L (00Crl8Nil4Mo2)等不銹鋼都不能承受Cr離子腐蝕，也需開(kāi)發(fā)出高耐蝕的不 銹鋼無(wú)縫鋼管，以適應(yīng)海洋石油開(kāi)采的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種能承受H2S、
co2、 so2、 ci2等氣體的腐蝕，能承受cr離子的腐蝕，能降低"孔蝕"、"應(yīng)
力腐蝕"傾向的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管及其制造工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管， 由含有以下組份及重量百分含量的不銹鋼材料制造而成
鉻 22%~24%;
鎳 50/0~7%;
鉬 3~4%;
氮 0.15%~0.25%;
碳 《0.03%;
錳 1~2%
其余為鐵。
所述的不銹鋼管中的鐵素體相和奧氏體相的比例為45 55 : 55~45。 上述鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管的制造工藝，以鉻23鎳6鐵素體
一奧氏體不銹鋼鋼坯為原料，主要包括熱穿孔、潤(rùn)滑烘干、冷拔/冷軋、熱處理、
酸洗等工序，其特點(diǎn)是-
所述的熱穿孔工序中，熱穿孔溫度控制在1150-1200°C，頂頭前壓縮量控
制在5%，輥腰壓下量控制在12%，橢圓度控制在L08~l.ll;
所述的潤(rùn)滑烘干工序中，潤(rùn)滑劑由1.5重量份的3號(hào)工業(yè)脂和IO重量份的 石灰配制而成；
所述的冷拔/冷軋工序中，冷變形量控制在50%以下；
所述的熱處理工序中，制品固溶溫度控制在1080°C 1100°C，成品固溶溫 度控制在1050°C 1100°C;
所述的酸洗工序中，酸洗液配方為氫氟酸6%~8%重量，硝酸12%~15% 重量，余量為水。
本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管是資源節(jié)約型綠色環(huán)保產(chǎn)品， 其具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)-
① 良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能；
② 良好的耐點(diǎn)蝕性能；
③ 較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度；
良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能； ⑤可焊性。
本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管是典型的工程用材，在石油 工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、造紙工業(yè)、制鹽工業(yè)、天然氣工業(yè)、能源環(huán)保工業(yè)、輕工機(jī) 械食品工業(yè)，海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛使用。
具體實(shí)施例方式
提高不銹鋼中鉻的含量，可以提高不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙 腐蝕的性能。本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管材料在冶煉過(guò)程中， 控制鉻含量為22% 24%。
雙相不銹鋼是在它的固溶體組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，將奧 氏體不銹鋼所具有的韌性和可焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的高強(qiáng)度和耐氯 化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹 鋼的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管材料在冶煉過(guò)程中， 控制鎳含量為5% 7%，這樣可使鐵素體相和奧氏體相的比例控制在45~55: 55~45。
含鉬雙相不銹鋼具有很好的耐孔蝕性能，鉬又富集在靠近基體的鈍化膜中，提高了鈍化膜的穩(wěn)定性。本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管材 料在冶煉過(guò)程中，控制鉬含量為3.0~4.0%。
鋼中的氮溶解后，消耗點(diǎn)蝕小孔或縫隙溶液中的H+形成NH"，阻止小孔 內(nèi)pH值的降低，促使小孔擴(kuò)展前鈍化，從而提高了鋼的耐蝕性。本發(fā)明的鉻 23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管材料在冶煉過(guò)程中，控制氮含量為0.15 0.25%。
為避免碳在晶界中析出，避免碳與鉻形成碳化鉻，避免晶界部位鉻含量貧 化，造成晶間腐蝕。本發(fā)明的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管材在冶煉過(guò) 程中，控制碳含量《0.03%。
本發(fā)明中的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管的制造工藝，是以鉻23鎳 6鐵素體一奧氏體不銹鋼鋼坯為原料，通過(guò)熱穿孔、潤(rùn)滑烘干、冷拔/冷軋、熱 處理、酸洗等主要工序制造而成，并采取了以下合適的工藝條件
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼的高溫變形抗力隨著溫度的 升高而降低，因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管在熱穿孔工序 中，將熱穿孔溫度控制在1150-1200°C。
為改善鐵素體一奧氏體兩相鋼中不均勻的應(yīng)力和應(yīng)變分布，適應(yīng)鐵素體一 奧氏體兩相不同的傳熱系數(shù)，在熱穿孔加熱時(shí)，在80(TC以下緩慢加熱，在800 。C以上加速升溫加熱，并保溫足夠時(shí)間，使管坯內(nèi)外溫度幾乎一致。
熱穿孔過(guò)程中頂頭前壓縮量愈大則變形不均勻程度愈大，導(dǎo)致管坯中心區(qū) 的切應(yīng)力和拉應(yīng)力增加，引起內(nèi)折缺陷。因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧 氏體不銹鋼管在熱穿孔工序中，采用了最合適的頂頭前壓縮量為5%。
減小穿孔輥腰壓下量，可使不均勻變形減小，引起內(nèi)折缺陷的可能性減小， 穿孔變得容易。因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管在熱穿孔工 序中，將輥腰壓下量控制在12%。
穿孔橢園度大，穿孔過(guò)程中變形大，穿孔快；但橢園度過(guò)大，易產(chǎn)生外裂 和內(nèi)裂。因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管在熱穿孔工序中， 控制橢園度為1.08~1.11。
在冷變形過(guò)程中管坯外表面必須涂潤(rùn)滑劑，涂潤(rùn)滑劑后必須烘干。因此， 本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管在潤(rùn)滑烘干工序中，采用了最合適 的潤(rùn)滑劑配方為1.5重量份的3號(hào)工業(yè)脂配10重量份的石灰。 由于鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼內(nèi)存在鐵素體和奧氏體二個(gè)相組織， 冷變形抗力較大。因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管在冷拔/冷 軋工序中，將冷變形量控制在50%以下。
不銹鋼管在穿孔冷變形后，必須經(jīng)過(guò)加熱保溫和快速冷卻，把碳原子固溶 到晶格內(nèi)，才能獲得好的機(jī)械性能成品。因此，本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧 氏體不銹鋼管在熱處理工序中，將制品固溶溫度控制在108(TC 110(TC，將成 品固溶溫度控制在1050°C~1100°C。
在冷變形和固溶處理后，需酸洗去除鋼管表面的氧化皮，本發(fā)明在酸洗工 序中采用了最合適的酸洗配方為氫氟酸6% 8%重量，硝酸12%~15%重量， 余量為水。
由于采用了以上配方及制造工藝，保證了本發(fā)明鉻23鎳6鐵素體一奧氏
體不銹鋼管具有能承受H2S、 co2、 so2、 ci2等氣體的腐蝕，能承受cr離子的
腐蝕，能降低"孔蝕"、"應(yīng)力腐蝕"傾向等多項(xiàng)優(yōu)異功能，可廣泛應(yīng)用于石 油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、造紙工業(yè)、制鹽工業(yè)、天然氣工業(yè)、能源環(huán)保工業(yè)、輕工 機(jī)械食品工業(yè)和海洋船舶等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種鉻23鎳6鐵素體-奧氏體不銹鋼管，其特征在于由含有以下組份及重量百分含量的不銹鋼材料制造而成鉻22％～24％；鎳5％～7％；鉬3～4％；氮0.15％～0.25％；碳≤0.03％；錳1～2％其余為鐵。
2、 如權(quán)利要求1所述的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管，其特征在于 所述的不銹鋼管中的鐵素體相和奧氏體相的比例為45~55 : 55~45。
3、 如權(quán)利要求1所述的鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管的制造工藝， 以鉻23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼鋼坯為原料，主要包括熱穿孔、潤(rùn)滑烘干、 冷拔/冷軋、熱處理、酸洗等工序，其特征在于所述的熱穿孔工序中，熱穿孔溫度控制在1150-1200°C，頂頭前壓縮量控 制在5%，輥腰壓下量控制在12%，橢圓度控制在L08 l.ll;所述的潤(rùn)滑烘干工序中，潤(rùn)滑劑由1.5重量份的3號(hào)工業(yè)脂和IO重量份的 石灰配制而成；所述的冷拔/冷軋工序中，冷變形量控制在50%以下；所述的熱處理工序中，制品固溶溫度控制在1080°C~1100°C，成品固溶溫 度控制在1050。C 1100。C;所述的酸洗工序中，酸洗液配方為氫氟酸6%~8%重量，硝酸12% 15% 重量，余量為水。
4、 如權(quán)利要求3所述的絡(luò)23鎳6鐵素體一奧氏體不銹鋼管的制造工藝， 其特征在于在熱穿孔前，先對(duì)管坯進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)，先緩慢加熱到800'C， 然后加速升溫到1150-1200°C，并保溫足夠時(shí)間，使管坯內(nèi)外溫度幾乎一致， 再進(jìn)行熱穿孔。
全文摘要
一種鉻23鎳6鐵素體-奧氏體不銹鋼管，由含有以下組份及重量百分含量的不銹鋼材料制造而成鉻22％～24％、鎳5％～7％、鉬3～4％、氮0.15％～0.25％、碳≤0.03％、錳1～2％，其余為鐵。上述不銹鋼管的制造工藝，特點(diǎn)是，在熱穿孔工序中，將熱穿孔溫度控制在1150-1200℃，頂頭前壓縮量控制在5％，輥腰壓下量控制在12％，橢圓度控制在1.08～1.11。在冷拔/冷軋工序中，將冷變形量控制在50％以下。在熱處理工序中，將制品固溶溫度控制在1080℃～1100℃，成品固溶溫度控制在1050℃～1100℃。本發(fā)明的不銹鋼管具有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能、良好的耐點(diǎn)蝕性能、較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度和良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、天然氣工業(yè)、海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛使用。
文檔編號(hào)B21B45/02GK101353769SQ20071004427
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者傅豐仁, 曉 錢(qián), 錢(qián)樂(lè)中 申請(qǐng)人:傅豐仁;錢(qián) 曉;錢(qián)樂(lè)中