本發(fā)明屬于鍋爐設(shè)備材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鍋爐是國民經(jīng)濟中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電力、機械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè)，以及工業(yè)和民用采暖等領(lǐng)域。在鍋爐設(shè)備領(lǐng)域中，多年來，人們不斷地開發(fā)出滿足高溫、高強度及惡劣環(huán)境條件下的耐腐蝕要求的合金材料，以提高效率、降低運行成本并延長使用壽命，各項性能在不斷提高進步。
現(xiàn)有鍋爐通常在高的蒸汽壓力和蒸汽溫度下運行，為了滿足鍋爐材料的特種要求，在高溫，高蒸汽壓下運行使得鍋爐腐蝕更加嚴重，對鍋爐設(shè)備中的中頻彎頭等合金材料提出更進一步的要求，對于用作中頻彎頭合金材料，壁管厚必須達到60-80mm才可使用，為滿足鍋爐用中頻彎頭合金材料的強度和溫度要求，以及足夠的強度、承溫能力和穩(wěn)定性、耐蒸汽腐蝕性，并實現(xiàn)足夠的耐蒸汽氧化性，因此，亟需創(chuàng)新研發(fā)一種具有相穩(wěn)定性、可加工性的高溫度、高強度、高傳熱性的鍋爐用中頻彎頭材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高溫度、高強度合金材料，改善在長期的高溫高壓工作環(huán)境中而出現(xiàn)的易氧化、開裂的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料及其制備方法。
技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料，它以重量份數(shù)計的各組分配比為，Si：0.2％～0.4％，C：0.07％～0.12％，Mn：0.3％～0.6％，Cr：10.5％～12.5％,Mo：0.3％～0.6％,W：1.5％～2％,Nb：0.04％～0.06％，B：0.001％～0.006％，Al：0.05％～0.08％，F(xiàn)e：0.4％～0.7％，Ti：0.8％～1.5％，Mg：0.006％～0.02％，Mn：0.15％～0.2％，Zr：0.01％～0.05％，稀土金屬：0.05％～0.1％，P：0.005％～0.02％，S：0.005％～0.01％，其余為Ni。
它以重量份數(shù)計的各組分優(yōu)選配比為，Si：0.25％～0.35％，C：0.08％～0.11％，Mn：0.4％～0.5％，Cr：11％～12％,Mo：0.4％～0.5％,W：1.6％～1.9％,Nb：0.045％～0.055％，B：0.002％～0.005％，Al：0.06％～0.07％，F(xiàn)e：0.45％～0.65％，Ti：0.9％～1.4％，Mg：0.008％～0.018％，Mn：0.16％～0.19％，Zr：0.012％～0.04％，稀土金屬：0.06％～0.08％，P：0.007％～0.018％，S：0.006％～0.008％，其余為Ni。
它以重量份數(shù)計的各組分進一步優(yōu)選配比為，Si：0.3％，C：0.1％，Mn：0.45％，Cr：11.5％,Mo：0.45％,W：1.8％,Nb：0.05％，B：0.004％，Al：0.065％，F(xiàn)e：0.55％，Ti：1.2％，Mg：0.012％，Mn：0.18％，Zr：0.02％，稀土金屬：0.07％，P：0.012％，S：0.007％，其余為Ni。
硅(Si)是本發(fā)明合金范圍內(nèi)必要的元素，因為其能夠在氧化鉻膜下方形成增強的二氧化硅(SiO2)層以進一步改善耐腐蝕性。
錳(Mn)在熔化期間為有效的脫硫劑，因為其能降低保護膜的完整性，因此必須保持該元素控制在0.2％以下。
鉻(Cr)是本發(fā)明合金范圍內(nèi)的必需元素，因為其保證了保護膜的形成，滿足所必需的耐高溫蒸汽氧化性。
鎢(W)形成初生碳化物，能夠類似于Nb和Ti的初生碳化物起作用。
鈮(Nb)是必需的強化元素和晶粒大小控制元素。鈮與鈦一起能夠與碳反應(yīng)以形成在熱加工期間作為晶粒大小穩(wěn)定劑的初生碳化物。
硼(B)能有效地促進高溫度強度和應(yīng)力斷裂延展性。
鋁(Al)是本發(fā)明合金范圍內(nèi)的必需元素，因為其不僅有助于脫氧，而且與Ni連同Ti和Nb反應(yīng)以形成高溫度相，顯著地提高延展性、穩(wěn)定性、韌性及可加工性。
鐵(Fe)通過形成尖晶石FeCr2O4來降低氧化鉻的完整性，提高耐蒸汽氧化性。
鎂(Mg)是合金的有效脫硫劑和膜粘附的促進劑。
鋯(Zr)能有效地提高高溫度強度和應(yīng)力延展性。
碳(C)能與Ti和Nb聯(lián)合一起控制晶粒大小，有助于強化晶界以增強應(yīng)力斷裂性質(zhì)。
鎳(Ni)是保證相穩(wěn)定性、充分的高溫度強度、延展性、韌性以及良好的可加工性和焊接性。
一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭的制備方法，它包括以下步驟，
(1)熔煉：將配制好的各組分原料混合后加入到熔化爐中，加熱升溫進行熔化，待原料完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到1150℃～1200℃進行細化處理10h，再將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至1100℃～1150℃，進行精煉處理2h；
(2)軋管：保持熔化爐內(nèi)部溫度在1050℃～1150℃，將熔化爐內(nèi)物料擠出，得到壁厚為0.8cm～1.5cm、外徑為10cm～26cm的管材，并冷卻到常溫；
(3)熱處理：將擠出的管材加熱到950℃～1050℃進行退火，保溫1～2小時，隨后水淬，并在750℃下老化8h后，自然冷卻至常溫；
(4)成形：將熱處理后的管材通過中頻液壓彎管機進行彎管處理，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)彎管平臺校準(zhǔn)，即得到一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭成品。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：在本發(fā)明中，在彎管加工和熱處理期間的材料不易產(chǎn)生裂紋，并且可以不通過焊接獲得彎管半徑小，且具有高硬度、高強度和高熱導(dǎo)率性能的鍋爐用中頻彎頭合金材料。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
實施例1：
本發(fā)明所述的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料，它以重量份數(shù)計的各組分配比為：Si：0.3％，C：0.1％，Mn：0.45％，Cr：11.5％,Mo：0.45％，W：1.8％,Nb：0.05％，B：0.004％，Al：0.065％，F(xiàn)e：0.55％，Ti：1.2％，Mg：0.012％，Mn：0.18％，Zr：0.02％，稀土金屬：0.07％，P：0.012％，S：0.007％，其余為Ni。
一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭制備方法，它包括以下步驟，
(1)熔煉：將配制好的各組分原料混合后加入到熔化爐中，加熱升溫進行熔化，待原料完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到1180℃進行細化處理10h，再將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至1130℃，進行精煉處理2h；
(2)軋管：保持熔化爐內(nèi)部溫度在1100℃，將熔化爐內(nèi)物料擠出，得到壁厚為0.8cm、外徑為10cm的管材，并冷卻到常溫；
(3)熱處理：將擠出的管材加熱到1020℃進行退火，保溫1.5h，隨后水淬；在750℃下老化8h并自然冷卻至常溫；
(4)成形：將熱處理后的管材通過中頻液壓彎管機進行彎管處理，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)彎管平臺校準(zhǔn)，即得到一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭成品。
實施例2：
本發(fā)明所述的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料，它以重量份數(shù)計的各組分配比為：Si：0.25％，C：0.08％，Mn：0.4％，Cr：12％,Mo：0.4％,W：1.6％,Nb：0.045％，B：0.003％，Al：0.06％，F(xiàn)e：0.45％，Ti：1％，Mg：0.01％，Mn：0.16％，Zr：0.016％，稀土金屬：0.06％，P：0.01％，S：0.006％，其余為Ni。
一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭制備方法，它包括以下步驟，
(1)熔煉：將配制好的各組分原料混合后加入到熔化爐中，加熱升溫進行熔化，待原料完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到1160℃進行細化處理10h，再將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至1120℃，進行精煉處理2h；
(2)軋管：保持熔化爐內(nèi)部溫度在1080℃，將熔化爐內(nèi)物料擠出，得到壁厚為1cm、外徑為12cm的管材，并冷卻到常溫；
(3)熱處理：將擠出的管材加熱到1000℃進行退火，保溫1.6h，隨后水淬；在750℃時老化8h并自然冷卻至常溫；
(4)成形：將熱處理后的管材通過中頻液壓彎管機進行彎管處理，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)彎管平臺校準(zhǔn)，即得到一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭成品。
實施例3：
本發(fā)明所述的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭合金材料，它以重量份數(shù)計的各組分配比為：Si：0.35％，C：0.11％，Mn：0.5％，Cr：11％,Mo：0.5％,W：1.8％,Nb：0.055％，B：0.004％，Al：0.07％，F(xiàn)e：0.6％，Ti：1.2％，Mg：0.015％，Mn：0.18％，Zr：0.025％，稀土金屬：0.08％，P：0.016％，S：0.008％，其余為Ni。
一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭制備方法，它包括以下步驟，
(1)熔煉：將配制好的各組分原料混合后加入到熔化爐中，加熱升溫進行熔化，待原料完全熔化后，將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整到1170℃進行細化處理10h，再將熔化爐內(nèi)部溫度調(diào)整至1140℃，進行精煉處理2h；
(2)軋管：保持熔化爐內(nèi)部溫度在1130℃，將熔化爐內(nèi)物料擠出，得到壁厚為1.2cm、外徑為16cm的管材，并冷卻到常溫；
(3)熱處理：將擠出的管材加熱到1010℃進行退火，保溫2h，隨后水淬；在750℃時老化8h并自然冷卻至常溫；
(4)成形：將熱處理后的管材通過中頻液壓彎管機進行彎管處理，并經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)彎管平臺校準(zhǔn)，即得到一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭成品。
本發(fā)明的一種鍋爐用免焊接小R中頻彎頭材料，其主要力學(xué)性能數(shù)據(jù)見下表：
本發(fā)明提供了一種思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍，本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。