Q345B无缝钢管常用热处理工艺有“正火”“正火+回火”“完全退火”“等温退火”四种,目的都是细化晶粒、均匀组织、提高塑韧性和消除内应力,天津大无缝钢管销售集团有限公司把各工艺的温度区间、保温时间、冷却方式及关键控制点做了精心整理,可用于生产排程。
正火(N)
加热温度
880–920 ℃(Ac3+30–50 ℃)。
保温时间
t ≈ 1.5–2 min·mm⁻¹×δ(壁厚),Φ50×3 规格实测 30–40 min 即可;壁厚>30 mm 时按 2 min·mm⁻¹ 计算,最少 60 min。
冷却方式
出炉空冷,冷却速度 80–150 ℃·min⁻¹,厚壁管需吹风均匀化。
目标组织
F+P,晶粒度 7–8 级;屈服强度提升 20–40 MPa,低温韧性明显改善。
关键控制
炉温均匀性 ≤ ±10 ℃;
升温速率 ≤ 150 ℃·h⁻¹,防止温差应力;
空冷时管排间距 ≥ 1.5D,避免“堆冷”造成硬度不均。
正火+回火(N+T)
正火同上。
回火温度
550–620 ℃(根据强度级别需求:要求σs≥390 MPa 时选 580–620 ℃;要求更高塑性时选 550–580 ℃)。
保温时间
1.5–2 min·mm⁻¹×δ,但最短 40 min;厚壁管按 1 h/25 mm 计算。
冷却
炉冷至 ≤ 400 ℃后空冷,冷速 ≤ 50 ℃·h⁻¹,可最大限度去除残余应力。
效果
与单正火相比,延伸率再提高 3–5 %,冲击功提高 20–30 J,硬度差控制在 ±15 HB 以内。
完全退火(用于冷加工后或二次退火)
加热温度
850–870 ℃(Ac3+30–50 ℃)。
保温
90–120 min(Φ50×3 规格 90 min 足够;壁厚>20 mm 按 2 min·mm⁻¹ 计算)。
冷却
随炉冷却,速度 ≤ 50 ℃·h⁻¹,500 ℃以下可空冷。
目标
球化率 ≥ 90 %,晶粒度 7–8 级,延伸率由 13–16 % 提升到 ≥ 25 %,硬度 ≤ 170 HB。
要点
必须炉冷,严禁直接空冷;
保护气氛(N₂ 或氮基)防脱碳,脱碳层深度 ≤ 0.1 mm。
等温退火(周期最短、组织更均匀)
加热
750–760 ℃(Ac1 以上 20–30 ℃),保温 1 h。
等温
速冷至 680–700 ℃,保温 2–3 h,使珠光体充分球化。
冷却
炉冷至 ≤ 500 ℃后空冷,全程冷速 ≤ 50 ℃·h⁻¹。
效果
与完全退火相当,但周期缩短 15–20 %,特别适合薄壁管(δ ≤ 12 mm)大批量生产。
通用工艺控制要点
升温速率
≤ 150 ℃·h⁻¹;大口径管分段升温,300 ℃、600 ℃各保温 30 min 可减小温差。
温度均匀性
炉内有效加热区温差 ≤ ±10 ℃;多支点热电偶校验,每 6 个月一次。
装炉量
横装时每层管间垫 30 mm 方木或耐热垫块,保证循环风量;竖装时吊具间距 ≥ 1.2D。
保护气氛
含 Cr、Ni 的 Q345B 厚壁管建议通 N₂(露点 ≤ –40 ℃),防止氧化皮过厚影响后续喷砂。
出炉转移时间
≤ 60 s;厚壁管正火后若需加速冷却,可采用 2–3 bar 轴流风机,但风速需均匀,防止弯曲。
检验
每炉随炉试样 1 件,检测σs、σb、A、AKv(20 ℃);
金相:球化率、晶粒度、脱碳层;
硬度抽检 5 %,HBW10/3000。

典型工艺卡片(Φ219×20 mm,要求σs≥390 MPa,A≥21 %)
正火:920 ℃×120 min,出炉风冷至 300 ℃。
回火:600 ℃×120 min,炉冷至 400 ℃空冷。
结果:σs 415 MPa,σb 550 MPa,A 25 %,AKv 78 J(20 ℃),HB 165,晶粒度 7.5 级,脱碳层 0.05 mm,一次合格率 99 %。
以上参数均已在 Φ50–Φ1200 mm、壁厚 4–80 mm 的 Q345B 无缝钢管生产线上批量验证,可引用或按壁厚/炉型做等比例缩放。
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