不鏽鋼管生產(production of stainless steel tube)通常稱耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼為(wéi)不鏽鋼(gāng),稱耐酸、堿、鹽等化學侵蝕性介質腐蝕的鋼為(wéi)耐酸鋼。不鏽鋼和耐酸鋼的總稱是不鏽耐酸鋼,簡稱為不鏽鋼。鉻是主要合金元素,此外常(cháng)加入(rù)鎳、鉬、鈦、铌、鉬等。不鏽鋼管的材(cái)質(zhì)主(zhǔ)要有奧氏(shì)體不(bú)鏽鋼(gāng)、鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、雙相不鏽鋼(gāng)和沉澱硬化型不鏽鋼。不鏽鋼管廣泛用(yòng)於石油、化工、造(zào)紙、化(huà)肥、汽車、飛機、電站、裝璜等領域。
不鏽鋼無縫管的生(shēng)產方法可以是熱軋、熱擠壓、冷軋和冷拔。近年來由於連鑄連(lián)軋技術(shù)的進步以及各種焊接新技術和無損檢(jiǎn)測技術的應用,不鏽鋼焊管的質量(liàng)不斷提高,可以在各使用領域內部分替代不鏽(xiù)鋼無縫管,且價格比無縫(féng)管(guǎn)約低20%。當前工業應用(yòng)的不鏽鋼管中(zhōng)焊管和無縫管各占50%。
不鏽鋼無縫管的生產特點
(1)塑(sù)性。馬氏體(tǐ)不鏽鋼在高溫下為(wéi)單一的奧(ào)氏體(tǐ)組織時穿孔沒有困難,但當存在雙(shuāng)相組織時穿孔性能有所降低。管坯加熱溫度一般(bān)為1130~1160℃(中(zhōng)心溫度),爐(lú)尾處溫度應(yīng)小於900℃,終(zhōng)軋溫度應高於臨界點轉變溫度,低碳的不低於850℃,高碳的(de)不(bú)超過925℃。馬氏(shì)體不鏽鋼隨(suí)著含碳量的增加,鋼的強度(dù)和硬度提高,塑性降低,冷拔時應盡(jìn)量采用襯芯棒拔製,因空拔(bá)後容易爆裂(liè)。
奧氏(shì)體不鏽鋼的高溫塑性同殘留的α相有關(guān)。一(yī)般(bān)塑性隨著(zhe)α相的(de)增多而降(jiàng)低。除α相外,在奧氏體不鏽鋼中(zhōng)還(hái)存在其他殘餘相,如各種形(xíng)式(shì)的碳(tàn)化物(wù)、金屬間化合物(wù)等(děng)。這些多餘的相對不鏽鋼的塑性都有影響,影(yǐng)響的程度決定於它們的(de)數量(liàng)及狀態。加(jiā)熱時多餘相(xiàng)呈網狀(zhuàng)分布(bù)在晶(jīng)界上,將顯著惡化金屬的塑性。奧氏體不鏽鋼高溫下塑性低,變形抗力(見金(jīn)屬變形抗力)大,采用斜軋穿孔(見二輥斜軋穿孔)時應特別注意選取合理變形參數和溫度參數。奧氏體(tǐ)不鏽鋼經過固溶處理(常采用軋後餘熱(rè)淬水)後呈單相奧氏體組織,其特點(diǎn)是σb較高,但σs低,延伸性和韌性都大,冷變形的性能好,因此可取較大的道次變形量(liàng)。但冷變形時加工(gōng)硬(yìng)化很大,故繼續加工(gōng)性能差(chà)。
鐵素體不鏽鋼為單一相(xiàng)組織,沒有臨(lín)界轉變點(相變),因此管坯加熱時間長和溫(wēn)度高時晶粒(lì)長大嚴重,導致鋼的塑性顯著下降。管坯加熱最高(gāo)溫度在1000~1060℃。在這個溫度範圍(wéi)內鋼有良好的塑性(穿孔性能)。冷拔錘頭前的加熱溫度為700~850℃,加熱時要防止滲碳,錘頭後進行水淬。由(yóu)於鐵素體鉻不鏽鋼有室溫脆性,冷加工性能較差,冷拔時(shí)容易(yì)開裂(liè)和拔斷,因此最好在(zài)具(jù)有(yǒu)一定溫度條件下拔製(見管材溫拔),起拔速度也不宜過大。冷軋鐵素體不鏽鋼管時(shí),管料軋製(zhì)時變形程度不大於(yú)40%~48%。在(zài)以後道次中(經表麵準備(bèi)和熱處理後),根據晶粒細化程(chéng)度,變形程度可增大到55%'~65%。為避(bì)免鋼管在軋製時產生(shēng)裂紋,軋(zhá)製時管子的溫升是有利的,因此,在多數情況下軋製(zhì)這類鋼管時不用(yòng)乳化液冷卻工具和(hé)金屬。
(2)變形抗力。奧氏體和馬氏體不鏽鋼都具有較高的變形抗力,加工硬化傾向大,且高溫下再結晶速度慢,因而冷軋這類鋼時要(yào)特別注(zhù)意設備和電(diàn)機能(néng)力。鐵素體或半鐵素體的低碳不鏽鋼和一般碳(tàn)鋼有(yǒu)相(xiàng)同的變形抗力。
(3)寬(kuān)展。不鏽鋼的寬展(橫變形)較大,馬氏體不鏽鋼寬展為碳鋼的1.3倍;奧氏體不鏽鋼為1.35~1.5倍,鐵素體不鏽(xiù)鋼為1.55~1.6倍。因此斜軋穿孔時要注意控製橫變形,應取較小的橢圓度。冷、熱軋管的孔型(xíng)橢圓度要大些,並應取小的道(dào)次變形量,以免出耳子等,在無張力減徑(見管材無張(zhāng)力減徑(jìng))時(shí)不鏽鋼管的壁增厚較大,同時減徑機的孔型橢圓度要取大一些。
(4)對應(yīng)力的敏感性。鐵素體不鏽鋼(gāng)具有常溫脆性,冷加(jiā)工對應力的(de)敏感性大,熱軋時應力的敏感性小,軋後可水淬(cuì)。馬氏體不鏽(xiù)鋼對(duì)裂紋的敏感性較大,熱軋後冷卻不能過快,一般采取堆冷。奧氏體不鏽鋼對(duì)裂紋的敏感性小,熱軋後可水淬。
(5)導熱性。不鏽鋼的低溫(wēn)導熱性都較差,而線膨脹係數則比碳鋼大。為保證加熱質量應(yīng)采取低溫(<800℃)慢速加熱。
(6)抗氧(yǎng)化性。由於不鏽(xiù)鋼具有抗氧(yǎng)化性,故加熱對(duì)生成的氧化鐵皮是較少的。但氧化鐵皮中含有(yǒu)鉻、鎳(niè)氧化物且(qiě)很致密,冷加工時酸洗較為困難。常用HF+HNO3進行酸洗或用堿一酸複合酸洗(xǐ)。
(7)粘結(jié)傾向。鐵素體、奧氏體一鐵素體(tǐ)和奧氏體(tǐ)的不鏽鋼軋製時易粘輥,使鋼管表麵質量降低。熱軋成品軋機(如定減徑機)用鑄鐵輥可以減少粘輥現象。另外合(hé)理地使用冷卻水冷(lěng)卻軋輥也(yě)很重要。
不鏽鋼焊管的生產(chǎn)特點 φ219mm以下不鏽鋼焊管采用連(lián)續輥(gǔn)式成形基本上與高頻(pín)直縫焊管相似φ219mm以上采(cǎi)用壓力成形(UOE)或螺旋焊(hàn)接(見螺旋焊(hàn)管)。φ4.76mm以下采用焊後拉拔法生產(chǎn)毛細(xì)管(guǎn)。焊接方法有(yǒu)高頻焊、鎢(wū)電極惰(duò)性氣體保護焊(TIG或稱氬弧焊)、激(jī)光焊、電子束焊等。高頻焊不能保證焊縫的焊接質量,但焊接速度較高,適合於生產一般結構用及裝飾用(yòng)不鏽鋼焊管。而絕大多數不鏽鋼焊管生產采用氬弧焊或氬弧焊與等離子焊結合的組合焊(hàn)。裝飾用不鏽鋼焊管要求表麵磨拋處理。化工機械(xiè)、鍋爐熱(rè)交換器用不鏽鋼焊管要求平(píng)整內焊刺。焊(hàn)縫(féng)組織經固溶(róng)處理並需裝備(bèi)焊縫質(zhì)量監控及無(wú)損檢測係統(tǒng)。氬弧焊不鏽鋼(gāng)焊管生產工藝流程如下:
板卷縱剪一帶鋼一開卷一矯平一切頭尾(wěi)對焊一活套一成形一氬(yà)弧焊接一去外焊刺一(去內焊刺)一冷卻一(yī)定徑一渦流探傷一飛鋸切斷
切斷後的不鏽鋼焊管根據產品用(yòng)途又分以下3種情況:
(1)不需要熱處理和拉拔的焊(hàn)管經矯直一平頭一水壓一檢查一包裝一入(rù)庫;(2)需要(yào)熱處理的焊(hàn)管經脫脂一光亮熱(rè)處理一矯直一超聲波探(tàn)傷一平頭(tóu)一(yī)水壓一檢查一包裝一入(rù)庫;(3)需要拉拔的焊管經脫脂一鍛尖一退火一(yī)矯(jiǎo)直一(yī)酸洗一潤滑一拉拔一切頭一(yī)脫(tuō)脂一光(guāng)亮退火(huǒ)一精整一檢查一包裝一(yī)入庫;
不鏽鋼焊管新技術有,應用多個電極(一般有3個(gè)電極)的多炬焊,也可以是氬弧焊與等離子焊的組合。多炬焊適用於(yú)壁厚大於2mm的焊管,焊接速度比單炬高3~4倍,焊接質量也得以改善。此外(wài),在氬中添加5%~10%的氫,再采用高頻脈衝(chōng)焊接電源,可提高(gāo)焊接速度;為保(bǎo)證焊(hàn)接質量采用了焊炬對焊縫的自(zì)動跟蹤裝置、電弧電壓自動(dòng)控製(zhì)係(xì)統(AVC)、計算機控製焊接過程等。清除內焊刺的方法有:(1)內壁氣托技術,內壁充以一定壓(yā)力的惰性氣體來托(tuō)住熔融的液滴,不使其下垂(chuí),從而不形成焊刺;(2)內壁錘擊技術,用於φ30mm以下管材;(3)內壁(bì)輥壓技術,適用於φ50mm以上(shàng)焊管;裝飾管要配備高效率的磨拋設備,以提高不鏽(xiù)焊管的表麵的光潔程(chéng)度。
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