核電站用無縫鋼管WB36CNl的外折缺陷控制

孫立東,李 寧,劉 昊,胡 鉑,陳 雨

(攀鋼集團成都鋼釩有限公司,四川成都610303)

核電站用無縫鋼管WB36CNl的外折缺陷控制

孫立東,李 寧,劉 昊,胡 鉑,陳 雨

(攀鋼集團成都鋼釩有限公司,四川成都610303)

隨著我國核電站建設進程的加快,核電用無縫鋼管日趨國產化,核電站常規島蒸汽/給水回路中應用的WB36CNl無縫鋼管由于鋼種特性,熱軋過程中易產生外折缺陷。現主要介紹該鋼種在508周期軋管機組熱軋過程中外折缺陷控制的難點及有效解決措施,通過三種工藝方案進行小批量試制,從而得出最終結論。

WB36CNl無縫鋼管;508周期軋管;外折缺陷;工藝方案

1 引言

由于WB36CNl是含銅鋼種,在熱加工過程中產生“熱脆”現象,表現在軋后的鋼管表面上有魚鱗狀開裂和外折等缺陷。為了解決此問題,在工藝方案制訂時特別規定了加熱爐各段的加熱溫度及加熱時間,嚴格控制最高加熱溫度及最長加熱時間,但由于現508周期軋管機組合同量少,品種規格多,軋制過程中不斷換孔型,導致WB36CN1的高溫段加熱時間很難控制,從而使得WB36CNl在周期軋管后外折缺陷頻繁出現,難以控制。我們針對此問題,進行了工藝試驗,最終得出了WB36CNl外折缺陷控制有效結論。

2 WB36CNl熱軋工藝試驗過程

2.1 生產工藝流程

?600mm電渣鋼→環形加熱爐加熱→桶形穿孔機穿孔→508周期軋管機軋制→熱處理→無損檢驗→檢查→成品

2.2 熱軋加熱工藝方案設計

WB36CN1鋼成分中含有0.5%～0.8%的Cu元素,Cu的高溫熔點較其他常見合金元素低。在以往的生產過程中,WB36CN1鋼種出現過大量因溫度過高,出現鋼管外折缺陷的現象。為有效解決WB36CN1鋼種外折缺陷,采用?600mm電渣鋼,并針對性設計了3組試驗方案進行對比,具體見表1。

表1 ?600規格WB36CN1電渣鋼加熱制度優化試驗方案

整個實驗過程全在大生產環境下完成,三種加熱方案,對比性較強。但B、C方案大幅度的降溫有可能出現一些反效果:(1)穿孔機負荷上升;(2)出現加熱不均造成的鋼管壁厚不均。

2.3 熱軋加熱工藝實施結果

A方案實施結果:采用與?600mm連鑄坯碳鋼相同的環形爐加熱制度生產,試驗生產29支,軋制規格為530×37.34;鋼坯通過加熱、穿孔兩個工序后,毛管外表面存在嚴重的大片魚鱗狀外折缺陷,見圖1。

B方案實施結果:在A方案基礎上,通過降低加熱段及均熱段溫度,試驗生產9支,軋制規格同樣為530×37.34;鋼坯通過加熱、穿孔兩個工序后,毛管外表面全長范圍內出現魚鱗狀外折缺陷,見圖2。同時穿孔機負荷有所上升,但上升幅度不大;鋼管壁厚較均勻,未出現加熱不均影響的壁厚不均。

C方案實施結果:在B方案基礎上,降低預熱段加熱溫度約40℃,并同時繼續降低加熱段及均熱段溫度,同時適當減少了高溫段加熱時間(詳細加熱制度見表2),試驗生產15支,軋制規格同樣為530×37.34;鋼坯通過加熱、穿孔兩個工序后,僅毛管頭、尾兩端500mm～600mm范圍內出現魚鱗狀外折缺陷,毛管中間無魚鱗狀外折缺陷。同時穿孔機負荷繼續有所上升,但上升幅度不大,在穿孔機可承受范圍之內;鋼管壁厚較均勻,未出現加熱不均導致的壁厚不均。

圖1 缺陷鋼管宏觀形貌

圖2 缺陷鋼管宏觀形貌(注圖為擴制后鋼管的缺陷樣)

表2 工藝優化后的WB36CN1鋼種環形爐加熱制度

3 WB36CNl外折缺陷分析

從圖1缺陷處取橫向金相試樣,經磨制、拋光,顯微鏡下觀察發現:缺陷深入基體的最大深度約為5.1毫米,尾部圓鈍見圖3,缺陷處無大型非金屬夾雜物。經飽和苦味酸水溶液浸蝕后,顯示基體金相組織為貝氏體,缺陷旁側明顯脫碳,尾端分布著環包組織流線見圖4。

圖3 缺陷尾端形貌(100×)

圖4 缺陷尾端的環包流線(12.5×)

綜合缺陷宏觀形貌及微觀特征,判定該鋼管缺陷為軋制折疊。

在圖2缺陷處取縱向樣,經磨制、拋光,顯微鏡下觀察發現:缺陷深入基體的最大深度約為2.12毫米,尾部圓鈍,缺陷處無大型非金屬夾雜物見圖5。經飽和苦味酸水溶液浸蝕后,顯示基體金相組織為貝氏體+鐵素體+珠光體,缺陷旁側明顯脫碳,其尾端分布著環包組織流線見圖6。綜合缺陷宏觀形貌及微觀特征,判定該鋼管缺陷為軋制折疊。

圖5 缺陷整體形貌(12.5×)

4 結論

通過以上三組試驗對比,發現降低加熱溫度、減少高溫段加熱時間有利于改善WB36CN1鋼種鋼管表面質量,減少外折缺陷。經三次試驗后,獲得了較合理的環形爐加熱制度,從而使WB36CN1批量外折缺陷得到有效控制。

[1] 郭元蓉,吳 紅,胡鉑.核電站常規島蒸汽/給水回路用無縫鋼管WB36CNl的研制[D].鋼管學會五屆五次年會·論文集一產品開發,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

孫立東,工程師,工藝技術員,主要從事鋼管生產工藝、技術、質量工作。