阅读说明：本技术 一种提高tp347hfg钢无缝钢管耐腐蚀性能的生产工艺方法 (Production process method for improving corrosion resistance of TP347HFG steel seamless steel pipe ) 是由 胡静 姚经松 周烨晖 于 2020-06-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于金属材料改性技术领域,具体涉及一种提高TP347HFG钢无缝钢管耐腐蚀性能的生产工艺方法：将热轧穿孔后的荒管作为原始试样,然后高温一次固溶处理,获得铌元素充分溶解的粗晶组织,再进行冷轧大变形以充分细化粗晶,最后对无缝管进行长时间三段式二次固溶处理,从而使大变形晶粒充分均匀细化。该方法各步骤协同优化,在满足TP347HFG钢无缝钢管组织和力学性能的前提下,还达到改善组织、提高无缝钢管耐腐蚀性,特别是抗晶间腐蚀性的效果。TP347HFG钢无缝钢管应用于锅炉管,工作环境为高温,其抗晶间腐蚀性能的提高,能有效降低钢管内部组织晶间断裂的发生率,从而进一步提高其可靠性、稳定性和服役寿命。(The invention belongs to the technical field of metal material modification, and particularly relates to a production process method for improving the corrosion resistance of a TP347HFG steel seamless steel pipe, which comprises the following steps: the pierced billet after hot rolling and perforation is used as an original sample, then high-temperature primary solution treatment is carried out to obtain a coarse-grain structure with fully dissolved niobium element, then cold rolling large deformation is carried out to fully refine coarse grains, and finally long-time three-stage secondary solution treatment is carried out on the seamless tube, so that large-deformation grains are fully and uniformly refined. The method has the advantages that the steps are cooperatively optimized, and the effects of improving the structure and the corrosion resistance of the seamless steel tube, particularly the intergranular corrosion resistance are also achieved on the premise of meeting the structure and the mechanical property of the TP347HFG steel seamless steel tube. The TP347HFG steel seamless steel pipe is applied to a boiler pipe, the working environment is high temperature, the intergranular corrosion resistance of the pipe is improved, the intergranular fracture incidence rate of the internal structure of the steel pipe can be effectively reduced, and therefore the reliability, the stability and the service life of the pipe are further improved.)

一种提高TP347HFG钢无缝钢管耐腐蚀性能的生产工艺方法

技术领域

本发明属于金属材料改性技术领域，特别涉及一种提高TP347HFG钢无缝钢管耐腐蚀性能的生成工艺方法。

背景技术

TP347HFG奥氏体耐热钢具有优异的抗蒸汽氧化性能和高温强度，但在400～850℃的温度范围内，会因高铬碳化物Cr₂₃C₆析出，造成晶界贫铬，进而产生晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的设备或零件，从外表看仍是完好光亮的，但受到腐蚀的部位的晶粒之间结合力遭到破坏，材料的强度及塑性已经严重降低或丧失。遭受严重晶间腐蚀的TP347HFG奥氏体不锈钢，外观虽然依旧保持金属光泽，但轻轻敲击即可能碎成粉末。因此，提高TP347HFG奥氏体不锈钢耐蚀性具有特别重要的价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于背景技术中指出的技术问题，本发明提供一种提高TP347HFG钢无缝钢管耐腐蚀性能的生产工艺方法。从对TP347HFG奥氏体不锈钢管生产工艺进行协同优化入手，达到在满足其组织及力学性能要求的前提下，降低TP347HFG钢无缝钢管的晶间腐蚀程度，提高耐腐蚀性能的显著效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高TP347HFG钢无缝钢管耐腐蚀性能的方法，将热轧穿孔后的荒管作为原始试样，然后高温一次固溶处理，获得铌元素充分溶解的粗晶组织，再进行冷轧大变形以充分细化粗晶，最后对无缝钢管进行长时间三段式二次固溶处理；然后经过敏化处理后，测试其性能，具体工艺步骤如下：

(1)选取TP347HFG圆钢进行热穿孔后的荒管作为试样；所述原始态钢为优质TP347HFG不锈钢，热轧穿孔后荒管尺寸规格为92mm*14mm(外径*壁厚)。

(2)对荒管进行高温一次固溶处理；将试样升温至1250℃～1280℃，保温30min～60min进行一次固溶。

(3)将一次固溶处理后的荒管水冷、酸洗后对其进行冷轧大变形；将规格为92mm*14mm的试样用轧机进行冷轧大变形，最终冷轧总变形量在70％以上。

(4)对冷轧大变形后的钢管进行长时间三段式二次固溶处理；即固溶加热炉内将其分为三个分区：一区温度800℃保温30min、二区温度1120℃～1180℃保温80min、三区温度950℃保温2h。一区采用800℃使钢管受热均匀，一定程度上均匀化晶粒，二区采用1120℃使晶粒细化并使Cr₂₃C₆充分溶解，三区采用950℃的稳定化处理，三个方面综合作用起到细化晶粒和提高耐蚀性的显著效果。

(5)对最终成品切割成圆环试样进行敏化处理；将固溶后无缝钢管成品在700℃下保温2h进行敏化处理。

(6)对敏化处理后的圆环试样采用草酸溶液电解晶间腐蚀测试。

最终成品进行测试分析的具体方法如下：

1)采用光学金相显微镜观察显微组织，并计算其晶粒度；

2)采用布氏硬度计进行硬度测试分析；

3)采用10％的草酸溶液在电流为1A/cm²下腐蚀90s，并通过金相观察晶间腐蚀情况。

本发明的有益效果：

(1)本发明方法显著提高了TP347HFG钢无缝钢管晶间耐腐蚀性能。

(2)本发明对无缝管生产工艺进行创造协同优化，具体为一次固溶处理、冷轧大变形、长时间三段式二次固溶处理协同优化。首先采用高温一次固溶处理，使组织内铌元素充分溶解；再进行冷轧大变形以充分细化高温固溶形成的粗晶；最后通过长时间三段式二次固溶处理使变形晶粒均匀化，同时使沿晶析出的Cr₂₃C₆充分溶于晶粒中、铌的碳化物再次析出达到细化晶粒、提高晶间耐腐蚀性能的显著要求。

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图说明

图1是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理后的显微组织图(实施例1)。

图2是TP347HFG钢经过1280℃保温60min一次固溶处理后的显微组织图(实施例2)。

图3是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过60％变形后，再经过1120℃保温20min二次固溶处理后的显微组织图(对比实施例1)。

图4是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过70％变形后，再经过1120℃保温80min二次固溶处理后的显微组织图(对比实施例3)。

图5是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过60％变形后，再经过800℃、1120℃、950℃三段式固溶处理后试样显微组织图(对比实施例2)。

图6是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过70％变形后，再经过800℃、1120℃、950℃三段式固溶处理后的显微组织图(实施例1)。

图7是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理、变形量60％、在1120℃保温20min的原始工艺成品，在700℃下2h敏化处理后用10％草酸溶液电解晶间腐蚀显微组织图(对比实施例1)。

图8是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过70％变形后、在经过800℃、1120℃、950℃三段式固溶处理的成品，在700℃下2h敏化处理后用10％草酸溶液电解晶间腐蚀显微组织图(实施例1)。

图9是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理、变形量70％、在1120℃保温80min的原始工艺成品，在700℃下2h敏化处理后用10％草酸溶液电解晶间腐蚀显微组织图(对比实施例3)。

图10是TP347HFG钢经过1250℃保温30min一次固溶处理，试样经过70％变形后、在经过800℃、1120℃、950℃三段式固溶处理的成品，在700℃下2h敏化处理后用10％草酸溶液电解晶间腐蚀显微组织图(对比实施例4)。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

(1)将TP347HFG钢管经过热轧穿孔后规格为92mm*14mm的钢管作为试样。

(2)将试样先升温至1250℃保温30min，然后将样品立即放入水中急冷。

(3)将一次固溶后的试样用轧机进行轧制规格为51mm*10mm变形量达到70％。

(4)将70％变形的试样进行三段式二次固溶处理，一区温度800℃保温30min、二区温度1120℃保温80min、三区温度950℃保温2h。然后将试样放入水中急冷。

(5)将试样切割成小样分别用600#～2000#的SiC砂纸进行打磨至镜面后用硝酸电解进行金相腐蚀观察组织晶粒。

(6)利用10％的草酸电流1A/cm²时间90s电解观察晶间腐蚀。

(7)采用布氏硬度计进行硬度测试分析。

实施例2

将实施例1步骤(2)改为：将试样先升温至1280℃保温60min，然后将样品立即放入水中急冷。其他同实施例1。

实施例3

将实施例1步骤(5)改为：将70％变形的试样进行三段式二次固溶处理，一区温度800℃保温30min、二区温度1180℃保温80min、三区温度950℃保温2h，然后将试样放入水中急冷。

对比实施例1

(1)将TP347HFG钢管经过热轧穿孔后规格为92mm*14mm的钢管作为试样。

(2)将试样先升温至1250℃保温30min，然后将样品立即放入水中急冷。

(3)将一次固溶的试样用轧机进行轧制规格为51mm*10mm变形量达到60％。

(4)将试样二次固溶处理，先升温至1120℃保温20min，然后将试样放入水中急冷。

(5)将试样切割成小样分别用600#～2000#的SiC砂纸进行打磨至镜面后用硝酸电解进行金相腐蚀观察组织晶粒。

(6)利用10％的草酸电流1A/cm²时间90s电解观察晶间腐蚀。

(7)采用布氏硬度计进行硬度测试分析。

对比实施例2

(1)将TP347HFG钢管经过热轧穿孔后规格为92mm*14mm的钢管作为试样。

(2)将试样先升温至1250℃保温30min，然后将样品立即放入水中急冷。

(3)将一次固溶后的试样用轧机进行轧制规格为51*7.5mm，变形量达到60％。

(4)-(7)同实施例1。

对比实施例3

(1)将TP347HFG钢管经过热轧穿孔后规格为92mm*14mm的钢管作为试样。

(2)将试样先升温至1250℃保温30min，然后将样品立即放入水中急冷。

(3)将一次固溶后的试样用轧机进行轧制规格为51mm*7.5mm变形量达到70％。

(4)将70％变形的试样升温至1120℃保温80min进行二次固溶处理，然后将试样放入水中急冷。

(5)-(7)同实施例1。

对比实施例4

(1)将TP347HFG钢管经过热轧穿孔后规格为92mm*14mm的钢管作为试样。

(2)将试样先升温至1250℃保温30min，然后将样品立即放入水中急冷。

(3)将一次固溶后的试样用轧机进行轧制规格为51mm*7.5mm变形量达到70％。

(4)将70％变形的试样三段式二次固溶处理，一区温度800℃保温30min、二区温度1120℃保温30min、三区温度950℃保温2h。然后将试样放入水中急冷。

(5)-(7)同实施例1。

表1本发明各实施例和对比实施例处理后无缝钢管的硬度对照表。

表1

对比结果：

(1)一次固溶处理原始工艺软化时间和温度的变化比较，延长软化时间和提高软化温度晶粒发生明显长大，其对比图1、图2。实验发现软化保温时间对降低晶间有一定的效果。

(2)对比发现60％变形量和70％变形量在相同工艺下变形量为70％的试样晶粒再结晶完成晶粒相对均匀，60％变形量试样发现有变形晶粒和粗大晶粒，所以在1250℃下保温30min需要70％变形量才能满足组织在结晶得到细小均匀晶粒。

(3)三段式二次固溶处理后的成品金相晶粒度实施例1为9.5级，实施例2为8.5级晶粒度随着保温时间的延长晶粒变化并不明显，但随着时间的延长晶粒也是在逐渐长大最终成品发现延长一次固溶处理保温时间为30min采用较大变形量轧制变形70％，同时采用一区温度800℃保温30min、二区温度1120℃～1180℃保温80min、三区温度950℃保温2h。发现原始一次固溶试样晶间腐蚀程度较深，所以工艺一定程度上降低了晶间腐蚀。

(4)在不同工艺条件下硬度均符合要求,都在140～192HBW之间。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。