高Cr鋼管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼管的制造方法，更具體而言，涉及石油廠、火力發(fā)電廠等中使用的高 Cr鋼管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油廠和火力發(fā)電廠中，利用各種耐熱鋼管。構(gòu)成上述工廠的設(shè)備中，高溫高壓下 使用的配管、反應(yīng)管和熱交換器中使用的鋼管，使用含有8. 0~10質(zhì)量％的Cr的高Cr鋼 管。這種高Cr鋼管的代表例例如為具有ASTM P91及P92中規(guī)定的化學(xué)組成的鋼管。
[0003] 作為高Cr鋼管，有通過鍛造而制造的鍛造鋼管、通過焊接而制造的焊接鋼管、和 通過曼內(nèi)斯曼法穿乳而制造的無縫鋼管。
[0004] 例如火力發(fā)電廠的將渦輪機(jī)與鍋爐連接的連接管，其外徑大、為450~900mm。作 為這種大直徑的高Cr鋼管，也可以利用鍛造鋼管、焊接鋼管。但是對(duì)于鍛造鋼管而言，生產(chǎn) 率低、難以制造薄壁的鋼管。另外，對(duì)于焊接鋼管而言，焊接部的機(jī)械特性有可能低。
[0005] 若利用無縫鋼管、通過擴(kuò)管來制造大直徑的高Cr鋼管，則可以抑制生產(chǎn)率降低， 也可以制造薄壁鋼管。另外，也不存在如焊接鋼管那樣的在軸向延伸的焊接部。因此，為了 制造高Cr鋼管，優(yōu)選利用無縫鋼管。
[0006] 使用了無縫鋼管的高Cr鋼管產(chǎn)品的制造方法的一例如下所述。通過穿乳，制造高 Cr鋼管中間品（無縫鋼管）。對(duì)于所制造的高Cr鋼管進(jìn)行冷加工或溫?zé)峒庸ぃㄉ旃芑驍U(kuò) 管），形成規(guī)定尺寸。對(duì)于所加工的高Cr鋼管，實(shí)施熱處理（正火及回火、所謂正火回火處 理），制造尚Cr鋼管廣品。
[0007] 高Cr鋼管由于Cr含量高、為8. 0~10%，穿乳后的高Cr鋼管（管坯）的硬度高。 因此，對(duì)于管坯實(shí)施冷加工或溫?zé)峒庸さ那闆r下，對(duì)于加工前的管坯進(jìn)行軟化處理。
[0008] ASTM P91標(biāo)準(zhǔn)的高Cr鋼管產(chǎn)品的一般的熱處理方法如上所述為正火回火處理。 因此，作為高Cr鋼管（管坯）的軟化處理方法，可以利用該正火回火處理。但是，若對(duì)于管 坯實(shí)施與作為最終產(chǎn)品的高Cr鋼管產(chǎn)品相同的正火回火處理，則正火溫度高，因此制造成 本升高。進(jìn)而，形成于正火回火處理后的管坯的表面的氧化皮量增多。因此，在將管坯擴(kuò)管 或伸管之前，有時(shí)必須實(shí)施除氧化皮處理（噴丸處理等）。
[0009] 日本特開平10-30121號(hào)公報(bào)中公開了一種CrMo鋼的軟化熱處理方法，其中，將含 有C :0. 20%、Cr :8~10%，還含有Mo :1. 5%以下、W :2. 0%以下中的一種或兩種的鋼，在 變點(diǎn)~A。3相變點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)保持5分鐘以上后，冷卻至660~800°C的恒溫保持 溫度，進(jìn)行規(guī)定的保持時(shí)間的高溫保持。但是，該方法被指出不能適用于含有V、Nb等形成 碳氮化物的合金元素的鋼。日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)提出了高Cr鋼管（管坯）的軟 化處理方法。日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)中，通過熱乳而制造高Cr鋼管之后，在仏^相 變溫度+43相變溫度）/2以上且（A。3相變溫度+50°C )以下的溫度下加熱高Cr鋼管之后， 在700~800°C的溫度下保持30分鐘以上，進(jìn)行冷卻。日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)中， 通過第一階段的熱處理，將母相奧氏體化，在鋼中盡可能析出粗大的碳化物、碳氮化物。接 著通過第二階段的熱處理，使得固溶于奧氏體中的C和N充分粗大析出。也就是說，日本特 開2004-285432號(hào)公報(bào)的目的在于，第一階段的熱處理和第二階段的熱處理都使得碳化物 和碳氮化物粗大析出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)，在第二階段的熱處理中，使得固溶于奧氏體 中的C和N充分粗大析出（參照日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)的段落[0024])。因此，對(duì)于 日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)的鋼管而言，在第二階段的熱處理時(shí)，在鋼中應(yīng)該存在殘余 奧氏體。殘余奧氏體由于存在于經(jīng)過淬火的鋼，因此認(rèn)為日本特開2004-285432號(hào)公報(bào)中， 第一階段的熱處理后的鋼的組織包含馬氏體和殘余奧氏體。這種組織的情況下，即使實(shí)施 第二階段的熱處理之后，鋼管也有可能沒有充分軟化。
[0011] 本發(fā)明的目的在于，提供能夠制造低硬度的高Cr鋼管的制造方法，從而后工序中 實(shí)施的擴(kuò)管或伸管之類的加工變得容易。
[0012] 本發(fā)明提供的高Cr鋼管的制造方法，其具備下述工序：準(zhǔn)備將鋼坯（billet)熱加 工后冷卻而得到的管坯的工序，所述鋼坯按質(zhì)量％計(jì)，含有C :0. 05~0. 15%、Si :0. 02~ 0· 70%、Mn :0· 10 ~1. 0%、P :0· 025% 以下、S :0· 010% 以下、Cr :8· 0 ~10%、Mo :0· 15 ~ 1. 25%、V :0· 08 ~0· 35%、Nb :0· 02 ~0· 12%、A1 :0· 05% 以下、N :0· 01 ~0· 10%、W :0 ~ 2·50%、Β:0 ~0.01%、Ti :0 ~0· l%、Ni :0 ~0.8%、Ca和 / 或 Mg 的總計(jì)：0 ~0.01%， 剩余部分由Fe和雜質(zhì)組成；在高于Αα點(diǎn)且950°C以下的第一溫度保持管坯溫度的第一熱 處理工序；和第一熱處理工序之后，不將管坯溫度降低到Ms點(diǎn)以下的溫度，而接著在AC1點(diǎn) 以下的第二溫度保持的第二熱處理工序。
[0013] 利用本發(fā)明提供的高Cr鋼管的制造方法時(shí)，可以制造低硬度的高Cr鋼管。
【附圖說明】
[0014] 圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式提供的高Cr鋼管的制造方法中的第一及第二熱處 理工序的加熱曲線（熱過程）的圖。
[0015] 圖2為表示實(shí)施例（比較例）中使用的加熱曲線的一例的圖。
[0016] 圖3為實(shí)施例（比較例）中使用的加熱曲線的一例，為表示與圖2不同的其它的 加熱曲線的一例的圖。
[0017] 圖4為表示實(shí)施例（發(fā)明例）中使用的本發(fā)明的加熱曲線的一例的圖。
[0018] 圖5為實(shí)施例（比較例）中使用的加熱曲線的一例，為表示與圖2及圖3不同的 加熱曲線的一例的圖。
[0019] 圖6為實(shí)施例（發(fā)明例）中使用的本發(fā)明的加熱曲線的一例，為表示與圖4不同 的實(shí)施方式的圖。
[0020] 圖7為與圖2~圖6不同的其它的實(shí)施例（比較例）中使用的加熱曲線的一例， 為表示與圖2、圖3和圖5不同的加熱曲線的一例的圖。
[0021] 圖8為表示實(shí)施了圖2~圖7的各加熱曲線的熱處理時(shí)的高Cr鋼管的維氏硬度 的圖。
[0022] 圖9為表示對(duì)于鋼種類與圖8不同的高Cr鋼管實(shí)施了圖2~圖7的各加熱曲線 的熱處理時(shí)的高Cr鋼管的維氏硬度的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。對(duì)于圖中相同或相當(dāng)部分附加 相同符號(hào)，不重復(fù)其說明。以后的說明中的" ％ "在沒有特別規(guī)定的情況下指的是質(zhì)量％。
[0024] 本發(fā)明人等對(duì)于降低后工序中實(shí)施擴(kuò)管、伸管之類的加工的高Cr鋼管的硬度的 方法進(jìn)行了研究。其結(jié)果得到下述發(fā)現(xiàn)。
[0025] 若可以抑制馬氏體的生成則高Cr鋼管的硬度降低，容易進(jìn)行加工。含有8~10% 的Cr的高Cr鋼，其自硬性高。因此，若將包含高Cr鋼的原材料穿乳而制造管坯（無縫鋼 管）則在管坯的冷卻時(shí)生成馬氏體。
[0026] 因此，為了消滅或減少所生成的馬氏體，作為第一熱處理工序，將管坯溫度加熱到 高于A"點(diǎn)且950°C以下的第一溫度，并保持于該溫度。此時(shí)，馬氏體的一部分或全部相變 為奧氏體，因此可以消滅或減少鋼中的馬氏體。
[0027] 但是，如上所述，高Cr鋼由于自硬性高，因此在第一熱處理工序后的冷卻時(shí)有可 能再次生成馬氏體。此時(shí)，作為第二熱處理工序，若在以下的溫度將管坯回火則高Cr 鋼管以某種程度軟化。
[0028] 但是，若在第二熱處理工序前的管坯殘留馬氏體，則在第二熱處理工序中，即使實(shí) 施回火處理，也會(huì)在鋼中殘留回火馬氏體，硬度難以充分降低。
[0029] 因此，本發(fā)明中，如圖1所示，第一熱處理工序后的管坯溫度不降低到Ms點(diǎn)以下， 而接著作為第二熱處理工序，開始回火處理。此時(shí)，第一熱處理工序后的管坯中，可以抑制 由于冷卻而生成馬氏體。因此，在第二熱處理工序后的高Cr鋼管內(nèi)不易生成回火馬氏體。 因此，可以降低高Cr鋼管的硬度，在后工序中容易進(jìn)行擴(kuò)管、伸管之類的加工。
[0030] 優(yōu)選在完成第一熱處理工序之后、直至開始第二熱處理工序?yàn)橹蛊陂g的管坯溫度 的冷卻速度設(shè)為90°c /分鐘以下。此時(shí)，可以進(jìn)一步降低高Cr鋼管的硬度。
[0031] 基于以上發(fā)現(xiàn)完成的本發(fā)明的主旨如下所述。
[0032] 本發(fā)明提供的高Cr鋼管的制造方法，其具備下述工序：準(zhǔn)備管坯的工序，所述管 坯按質(zhì)量％計(jì)，含有 C :0· 05 ~0· 15%、Si :0· 02 ~0· 70%、Mn :0· 10 ~1. 0%、P :0· 025% 以下、S :0· 010% 以下、Cr :8· 0 ~10%、M〇