本发明属于金属材料制备,具体涉及一种高温合金热处理无缝管及其热处理方法和应用。
背景技术:
1、目前,电站主要包括火力发电站、水力发电站、风力发电站、太阳能发电站和核能发电站。电站的发展已步入数字化、智能化、绿色化。电站能够生产清洁、高效的能源,为人们的生产和生活提供了基础保障。电站不仅是国家能源安全的重要组成部分,更是现代社会高质量发展的重要支撑。
2、合金无缝管是电站中的核心部件,电站运行过程中,合金无缝管承受着高温、高压和辐射等恶劣工作环境,容易受到腐蚀、疲劳和应力腐蚀开裂等问题的影响,这对其组织性能提出了极高的要求。为保障核电站的运行安全并且提升发电效率,需要合金无缝管的各项性能不断提升;同时由于尺寸要求上需要达到对内径、壁厚、外径三个要素同时控制,对热处理工艺提出了极高要求。因此,需要开发一种新的高温合金热处理无缝管。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一些不足,本发明提供了一种高温合金热处理无缝管及其热处理方法和应用;本发明对高温合金无缝管进行热处理,所述热处理包括依次进行的退火处理和时效处理;所述热处理方法能够提高高温合金无缝管的力学性能,使其具有优良的组织稳定性、热强性和高温韧性;热处理后得到的高温合金热处理无缝管室温抗拉强度为1015~1030mpa,室温延伸率为21.5~23.5%;高温(650℃)抗拉强度为900~920mpa,高温延伸率为21.0~22.5%,组织的晶粒等级在3~5级间,能够满足电站中的严苛要求。
2、为了实现上述技术目的,本发明采用以下技术手段:
3、本发明首先提供了一种高温合金热处理无缝管,所述高温合金热处理无缝管的晶粒大小均匀,且在晶粒中分布着大量的孪晶。
4、优选地,所述高温合金热处理无缝管抗拉强度为1015~1030mpa,室温延伸率为21.5~23.5%;高温(650℃)抗拉强度为900~920mpa,高温延伸率为21.0~22.5%,组织的晶粒等级在3~5级间。
5、本发明还提供了上述高温合金热处理无缝管的热处理方法,所述方法包括:依次对高温合金无缝管进行退火处理和时效处理,然后得到高温合金热处理无缝管;
6、所述退火处理包括:将高温合金无缝管第一次升温处理并保温,然后进行第二次升温处理并保温,随后冷却至室温;
7、所述时效处理包括:将退火处理后的高温合金无缝管升温至700~750℃并保温7~8h,保温结束后冷却至室温。
8、优选地,所述高温合金无缝管为直管;所述高温合金无缝管的材质包括新型镍铁基高温合金;所述高温合金无缝管的壁厚不均匀度优选≤壁厚允许偏差的80%;所述高温合金无缝管的表面优选无抖纹、无油污、管端无毛刺和异物。
9、优选地,所述第一次升温为:将高温合金无缝管由室温升温至660~690℃,保温20~30min。
10、优选地,所述第一次升温的速率为8~10℃/s。
11、优选地,所述第二次升温为:将高温合金无缝管由室温升温至1000~1100℃,保温25~35min。
12、优选地,所述第二次升温的速率为8~10℃/s。
13、优选地,所述退火处理的冷却方式包括水冷。
14、优选地,所述时效处理时的升温的速率为8~10℃/s;所述时效处理的冷却方式包括水冷。
15、本发明还提供上述高温合金热处理无缝管在电站中的应用。
16、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
17、通常热处理工艺可能仅包含单一的退火或时效处理步骤,且其退火和时效处理的具体温度、时间以及升温速率等参数设置与本发明不同。本发明的退火处理,包括两个升温和保温阶段,通过两阶段的退火处理,能够有效地消除合金无缝管在加工过程中产生的残余应力和缺陷,同时促进合金元素的均匀分布,细化晶粒,提高组织的均匀性和稳定性。时效处理,通过析出弥散分布的γ'相,钉扎晶界,从而增强合金的高温强度和热稳定性。本发明的热处理方法可有效调控合金性能,减少内应力及微裂纹的产生,通过热处理使高温合金无缝管具备良好的组织及力学性能,且产品在室温条件和高温条件下均具有优异的抗拉强度和延伸率。
18、采用本发明提供的热处理方法得到的无缝管,其室温抗拉强度为1015~1030mpa,室温屈服强度为890~900mpa,室温延伸率为21.5~23.5%;高温(650℃)抗拉强度为900~920mpa,高温屈服强度为800~861mpa,高温延伸率为21.0~22.5%,冲击吸收功为38.2~45.6j,组织的晶粒等级在3~5级间。与现有技术制成的管材性能相比,室温抗拉强度提升26.9~28.8%,室温屈服强度提升110.6~113.5%,室温延伸率提升7.5~17.5%,高温抗拉强度提升44.0~47.2%,高温屈服强度提升70.5~77.8%,高温延伸率提升2.5~12.5%,冲击吸收功提升95.3~98.5%。
1.一种高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述方法包括:依次对高温合金无缝管进行退火处理和时效处理,然后得到高温合金热处理无缝管;
2.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述高温合金无缝管为直管;所述高温合金无缝管的材质包括新型镍铁基高温合金。
3.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述第一次升温为:将高温合金无缝管由室温升温至660~690℃,保温20~30min。
4.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述第一次升温的速率为8~10℃/s。
5.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述第二次升温为:将高温合金无缝管由室温升温至1000~1100℃,保温25~35min;
6.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述退火处理的冷却方式包括水冷。
7.根据权利要求1所述的高温合金热处理无缝管的热处理方法,其特征在于,所述时效处理时的升温的速率为8~10℃/s;所述时效处理的冷却方式包括水冷。
8.权利要求1~7任一项所述热处理方法制备的高温合金热处理无缝管,其特征在于,所述高温合金热处理无缝管的晶粒大小均匀,且在晶粒中分布着大量的孪晶。
9.根据权利要求8所述的高温合金热处理无缝管,其特征在于,所述高温合金热处理无缝管抗拉强度为1015~1030mpa,室温延伸率为21.5~23.5%;650℃下抗拉强度为900~920mpa,高温延伸率为21.0~22.5%,组织的晶粒等级在3~5级间。
10.权利要求8所述的高温合金热处理无缝管在电站中的应用。