孙立东,李 宁,刘 昊,胡 铂,陈 雨

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

核电站用无缝钢管WB36CNl的外折缺陷控制

孙立东,李 宁,刘 昊,胡 铂,陈 雨

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

随着我国核电站建设进程的加快,核电用无缝钢管日趋国产化,核电站常规岛蒸汽/给水回路中应用的WB36CNl无缝钢管由于钢种特性,热轧过程中易产生外折缺陷。现主要介绍该钢种在508周期轧管机组热轧过程中外折缺陷控制的难点及有效解决措施,通过三种工艺方案进行小批量试制,从而得出最终结论。

WB36CNl无缝钢管;508周期轧管;外折缺陷;工艺方案

1 引言

由于WB36CNl是含铜钢种,在热加工过程中产生“热脆”现象,表现在轧后的钢管表面上有鱼鳞状开裂和外折等缺陷。为了解决此问题,在工艺方案制订时特别规定了加热炉各段的加热温度及加热时间,严格控制最高加热温度及最长加热时间,但由于现508周期轧管机组合同量少,品种规格多,轧制过程中不断换孔型,导致WB36CN1的高温段加热时间很难控制,从而使得WB36CNl在周期轧管后外折缺陷频繁出现,难以控制。我们针对此问题,进行了工艺试验,最终得出了WB36CNl外折缺陷控制有效结论。

2 WB36CNl热轧工艺试验过程

2.1 生产工艺流程

ϕ600mm电渣钢→环形加热炉加热→桶形穿孔机穿孔→508周期轧管机轧制→热处理→无损检验→检查→成品

2.2 热轧加热工艺方案设计

WB36CN1钢成分中含有0.5%～0.8%的Cu元素,Cu的高温熔点较其他常见合金元素低。在以往的生产过程中,WB36CN1钢种出现过大量因温度过高,出现钢管外折缺陷的现象。为有效解决WB36CN1钢种外折缺陷,采用ϕ600mm电渣钢,并针对性设计了3组试验方案进行对比,具体见表1。

表1 ϕ600规格WB36CN1电渣钢加热制度优化试验方案

整个实验过程全在大生产环境下完成,三种加热方案,对比性较强。但B、C方案大幅度的降温有可能出现一些反效果:(1)穿孔机负荷上升;(2)出现加热不均造成的钢管壁厚不均。

2.3 热轧加热工艺实施结果

A方案实施结果:采用与ϕ600mm连铸坯碳钢相同的环形炉加热制度生产,试验生产29支,轧制规格为530×37.34;钢坯通过加热、穿孔两个工序后,毛管外表面存在严重的大片鱼鳞状外折缺陷,见图1。

B方案实施结果:在A方案基础上,通过降低加热段及均热段温度,试验生产9支,轧制规格同样为530×37.34;钢坯通过加热、穿孔两个工序后,毛管外表面全长范围内出现鱼鳞状外折缺陷,见图2。同时穿孔机负荷有所上升,但上升幅度不大;钢管壁厚较均匀,未出现加热不均影响的壁厚不均。

C方案实施结果:在B方案基础上,降低预热段加热温度约40℃,并同时继续降低加热段及均热段温度,同时适当减少了高温段加热时间(详细加热制度见表2),试验生产15支,轧制规格同样为530×37.34;钢坯通过加热、穿孔两个工序后,仅毛管头、尾两端500mm～600mm范围内出现鱼鳞状外折缺陷,毛管中间无鱼鳞状外折缺陷。同时穿孔机负荷继续有所上升,但上升幅度不大,在穿孔机可承受范围之内;钢管壁厚较均匀,未出现加热不均导致的壁厚不均。

图1 缺陷钢管宏观形貌

图2 缺陷钢管宏观形貌(注图为扩制后钢管的缺陷样)

表2 工艺优化后的WB36CN1钢种环形炉加热制度

3 WB36CNl外折缺陷分析

从图1缺陷处取横向金相试样,经磨制、抛光,显微镜下观察发现:缺陷深入基体的最大深度约为5.1毫米,尾部圆钝见图3,缺陷处无大型非金属夹杂物。经饱和苦味酸水溶液浸蚀后,显示基体金相组织为贝氏体,缺陷旁侧明显脱碳,尾端分布着环包组织流线见图4。

图3 缺陷尾端形貌(100×)

图4 缺陷尾端的环包流线(12.5×)

综合缺陷宏观形貌及微观特征,判定该钢管缺陷为轧制折叠。

在图2缺陷处取纵向样,经磨制、抛光,显微镜下观察发现:缺陷深入基体的最大深度约为2.12毫米,尾部圆钝,缺陷处无大型非金属夹杂物见图5。经饱和苦味酸水溶液浸蚀后,显示基体金相组织为贝氏体+铁素体+珠光体,缺陷旁侧明显脱碳,其尾端分布着环包组织流线见图6。综合缺陷宏观形貌及微观特征,判定该钢管缺陷为轧制折叠。

图5 缺陷整体形貌(12.5×)

4 结论

通过以上三组试验对比,发现降低加热温度、减少高温段加热时间有利于改善WB36CN1钢种钢管表面质量,减少外折缺陷。经三次试验后,获得了较合理的环形炉加热制度,从而使WB36CN1批量外折缺陷得到有效控制。

[1] 郭元蓉,吴 红,胡铂.核电站常规岛蒸汽/给水回路用无缝钢管WB36CNl的研制[D].钢管学会五届五次年会·论文集一产品开发,2010.

The Outer Fold Defect Control of Seamless Steel Pipe WB36CNl for Nuclear Power Plant

SUN Li-dong,LI Ning,LIU Hao,HU Bo,CHEN Yu

(Pangang Group Chengdu Steel&Vanadium Co.,Ltd.,Chengdu 610303,Sichuan,China)

With the rapid process of nuclear power plant construction in China,more domesticmade seamless steel pipes for nuclear power have been applied.Because of the steel grade of seamless steel pipe WB36CNl used in the conventional island steam and water loop of nuclear power plant,it is easy to cause the outer fold defects during heat rolling.This article mainly introduces difficulties and effective control measures of fold defects of this type of steel pipe during 508 Pilger pipe mill process.Through three types of process plans for small batch trial,the final conclusions were made.

WB36CNl seamless steel pipe,508 Pilger pipe mill process,outer fold defect, process plan

1001-5108(2016)04-0053-03

TG335.71

B

孙立东,工程师,工艺技术员,主要从事钢管生产工艺、技术、质量工作。