发明内容

为了提高厚壁钢管的综合性能，本申请提供一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺。

本申请提供的一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺，采用如下的技术方案：

一种适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺，包括以下步骤：

S1、将出炉后的钢管在空气中预冷3-16min；

S2、将步骤S1中预冷后的钢管冷却2-9min,冷却速度大于0.75℃/s；

S3、将步骤S2中冷却后的钢管在空气中自然冷却至常温。

通过采用上述技术方案，钢的奥氏体化后的冷却速度对其组织结构均有较大的影响,本申请中的钢管优选为12Cr1MoVG钢管，先将钢管在空气中预冷3-16min，使得钢管降温至750℃-800℃，析出铁素体，避免出现表面硬度超上限，再控制冷却速度，使12Cr1MoVG钢管在中温区发生组织转变，保持大于0.75℃/S冷却速度将钢管降温至400℃-500℃，又可获得珠光体和部分贝氏体组织；由此方法制备出的钢管，其金相组织含有比例优化的贝氏体、铁素体和珠光体，具有良好的力学性能和高温蠕变性能。步骤S2中的冷却速度进一步优选为大于1℃/s，再进一步优选为大于2℃/s。

优选的，步骤S2中通过对钢管喷水进行冷却。

通过采用上述技术方案，采用喷水的方式对钢管进行快速冷却，冷却效果佳，成本低，且便于操作。

优选的，所述钢管壁厚为30mm≤S≤50mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为3-5min，步骤S2中冷却时间为2-3min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为4-6min，步骤S2中冷却时间为3-4min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为30mm≤S≤50mm的钢管，预冷时间和喷水冷却时间均控制的较短，在环境温度不高于15℃时，预冷时间仅为3-5min，喷水冷却时间仅为2-3min，即可得到屈服强度为400MPa左右、抗拉强度高于500MPa、延伸率约为28％、冲击性能和硬度均稳定的钢管；在环境温度高于15℃时，预冷时间仅为4-6min，喷水冷却时间仅为3-4min，所得钢管的屈服强度、抗拉强度和延伸率也均较高、冲击性能和硬度均稳定，钢管性能良好。

优选的，所述钢管壁厚为50mm＜S≤70mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为5-7min，步骤S2中冷却时间为3-4min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为6-8min，步骤S2中冷却时间为4-5min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为50mm＜S≤70mm的钢管，在较短的预冷时间和喷水冷却时间内，所得到的钢管具有较高的屈服强度、抗拉强度和延伸率，冲击性能和硬度也较稳定，钢管的金相组织含有铁素体、珠光体和贝氏体，并且铁素体的晶粒度和贝氏体图案的尺寸细小且均匀，所得钢管具有较为理想的金相组织。

优选的，所述钢管壁厚为70mm＜S≤90mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为7-9min，步骤S2中冷却时间为4-5min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为8-10min，步骤S2中冷却时间为5-6min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为70mm＜S≤90mm的钢管，在较短的预冷时间和喷水冷却时间内，即可得到抗拉强度在510-540MPa之间、延伸率为26％-28％、冲击性能和硬度均稳定的钢管。

优选的，所述钢管壁厚为90mm＜S≤100mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为9-11min，步骤S2中冷却时间为5-6min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为10-12min，步骤S2中冷却时间为6-7min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为90mm＜S≤100mm的钢管，根据外界温度的不同，控制不同的预冷和喷水冷却时间，所得到的钢管金相组织较为理想，具有优化比例的贝氏体、铁素体和珠光体组织，具有良好的常温性能和高温蠕变性能。

优选的，所述钢管壁厚为100mm＜S≤110mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为11-13min，步骤S2中冷却时间为6-7min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为12-14min，步骤S2中冷却时间为7-8min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为100mm＜S≤110mm的钢管，在环境温度不高于15℃时，预冷时间为11-13min，喷水冷却时间仅为6-7min，即可得到屈服强度为470MPa左右、抗拉强度为460-490MPa、延伸率较高、冲击性能和硬度均较稳定的钢管；在环境温度高于15℃时，预冷时间仅为12-14min，喷水冷却时间仅为7-8min，所得到的钢管的屈服强度为460-480MPa，抗拉强度为480MPa左右，延伸率为20％左右、冲击性能和硬度均较稳定。

优选的，所述钢管壁厚为110mm＜S≤120mm，当空气温度≤15℃时，步骤S1中预冷时间为13-15min，步骤S2中冷却时间为7-8min，当空气温度＞15℃时，步骤S1中预冷时间为14-16min，步骤S2中冷却时间为8-9min。

通过采用上述技术方案，对于壁厚为110mm＜S≤120mm的钢管，预冷时间较长且喷水冷却时间较短的情况下，即可得到具有良好的金相组织的钢管，其屈服强度、抗拉强度和延伸率均较高、冲击性能和硬度均较稳定。

优选的，步骤S3中通过对钢管喷防腐涂层剂进行冷却，所述防腐涂层剂主要由以下重量份的原料制成：1000-1500份磷酸二氢铝粉末、10000-20000份水、80-140份铝粉和90-150份石墨。

通过采用上述技术方案，12Cr1MoVG钢管主要用于制作高压锅炉壁温≤580℃的过热器管以及管温≤580℃的集箱管、蒸汽导管和主蒸汽管等，长期处于高温条件下，钢管随着使用时间的增长会出现高温疲劳、电化学腐蚀等情况，通过将防腐涂层剂喷涂于钢管上对钢管进行冷却，一方面由于喷涂时钢管处于高温状态，防腐涂层剂更易附着在钢管表面，在钢管的表面形成保护膜，有助于防止钢管在之后的使用过程中被腐蚀；

石墨具有较好的导热性，有助于钢管温度的降低，且其化学性质稳定，耐腐蚀，同酸、碱等不易发生反应，提高了钢管的防腐蚀性；铝粉与氧气反应，在钢管表面形成致密的氧化铝薄膜，对钢管进行保护，磷酸二氢铝具有较高的粘结性，附着力好，可将石墨和铝粉粘接在一起，形成P-O-AL网状交联结构，提高粘结剂的稳定性。

综上所述，本申请具有以下至少一种有益技术效果：

1.本申请的适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺先将12Cr1MoVG钢管在空气中预冷至750℃-800℃，析出铁素体，避免出现表面硬度超上限，再控制冷却速度，保持大于0.75℃/S的冷却速度将钢管降温至400℃-500℃，又可获得珠光体和部分贝氏体组织，由此方法制备出的钢管，具有良好的力学性能和高温蠕变性能。

2.本申请的适用于制造电站锅炉用厚壁钢管的热处理工艺中，通过向钢管表面喷洒防腐涂层剂进行降温，其中，石墨具有较好的导热性，有助于钢管温度的降低，铝在高温条件下在钢管表面形成致密氧化铝的保护膜，石墨和氧化铝的性质稳定，耐高温，可防止钢管在使用过程中被腐蚀，磷酸二氢铝具有较高的粘结性，附着力好，与铝粉形成P-O-AL网状交联结构，粘结剂的稳定性好。