不(bú)鏽鋼管生產(production of stainless steel tube)通常稱耐大(dà)氣、蒸汽和水等弱腐蝕性介質腐(fǔ)蝕的鋼為不鏽鋼,稱耐酸、堿、鹽等化學(xué)侵蝕性介質腐蝕的鋼為耐酸鋼。不鏽鋼和耐酸鋼的總稱是不鏽耐酸(suān)鋼,簡稱為不鏽鋼。鉻是(shì)主要(yào)合金元素,此外常加(jiā)入鎳、鉬、鈦、铌、鉬等(děng)。不鏽鋼管的材質主要有奧氏體不(bú)鏽鋼、鐵素體不鏽鋼(gāng)、馬氏(shì)體不鏽鋼、雙相不鏽鋼和沉澱硬化型不鏽鋼。不(bú)鏽鋼管廣(guǎng)泛用於(yú)石油、化工、造紙、化(huà)肥、汽車、飛機(jī)、電站、裝璜等領域(yù)。
不鏽鋼無縫管的生產方法可以是熱軋、熱擠(jǐ)壓、冷軋和冷拔。近年來由於連鑄連(lián)軋技術的進步以及(jí)各種(zhǒng)焊接新技(jì)術和無損檢測(cè)技術的應用,不鏽鋼焊(hàn)管的質量不斷提高,可以在各使用領域內部分替(tì)代不鏽鋼無縫管,且價(jià)格比(bǐ)無縫管約低20%。當前工業應(yīng)用的(de)不(bú)鏽(xiù)鋼管中焊管和無(wú)縫管各占50%。
不鏽鋼無縫管的生產特點
(1)塑性。馬氏體不鏽鋼在(zài)高溫下為單一的奧氏體組織時穿孔沒有困難,但當存在雙相組織時(shí)穿孔(kǒng)性能有所降低。管坯加熱溫度一般為1130~1160℃(中心溫度(dù)),爐尾處溫度應小於900℃,終軋溫度應高於臨界點轉變溫(wēn)度,低碳的不低於(yú)850℃,高碳的不超過925℃。馬氏體不鏽鋼隨(suí)著含(hán)碳量的(de)增加,鋼(gāng)的強(qiáng)度和硬度提高(gāo),塑性降(jiàng)低,冷拔時應盡量采用襯芯棒拔製,因空拔(bá)後容易爆(bào)裂。
奧氏體不鏽鋼(gāng)的高溫塑性同殘留的α相(xiàng)有關。一般塑性隨著α相的增多而降低。除α相(xiàng)外,在奧氏體不(bú)鏽鋼中(zhōng)還存在其他殘餘相(xiàng),如各種形式的碳化(huà)物、金屬間化合物等。這些(xiē)多餘的相對不鏽鋼的塑性都有影響,影響的程度決定於它們的數量及狀態。加(jiā)熱時多(duō)餘相呈網狀分(fèn)布在晶(jīng)界上(shàng),將顯著惡化金屬的塑性。奧氏體不鏽鋼高(gāo)溫下塑(sù)性(xìng)低,變形抗力(見金屬變形抗(kàng)力)大,采用斜軋(zhá)穿孔(見二輥斜軋穿孔(kǒng))時(shí)應特別注意選取合(hé)理變形參數和溫度參數。奧氏體不鏽鋼經(jīng)過固溶處理(常采用軋後餘熱淬水)後呈單相奧(ào)氏體(tǐ)組織(zhī),其特點是σb較高,但σs低,延(yán)伸性和(hé)韌性都大,冷變形的性能好,因此可取較大的(de)道次變形量。但冷變形時加工硬化很大,故繼續加工性能差。
鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽(xiù)鋼為單一相組織,沒有臨(lín)界轉變點(相變),因此管坯加熱時間長和溫度高時(shí)晶粒長(zhǎng)大嚴重,導致(zhì)鋼的塑性顯著下降(jiàng)。管坯加熱最高溫度(dù)在1000~1060℃。在這個(gè)溫度(dù)範圍內(nèi)鋼有良好的塑性(穿孔性能)。冷拔(bá)錘頭前的(de)加熱(rè)溫度為(wéi)700~850℃,加熱時要防止滲碳,錘頭後進行水淬。由於鐵素體鉻不鏽鋼有室溫(wēn)脆性,冷加(jiā)工性能較差,冷拔時容易開裂(liè)和拔斷,因此(cǐ)最好在具有一定(dìng)溫度條件下(xià)拔製(見管(guǎn)材溫拔),起拔速度也不宜過大。冷軋鐵(tiě)素體不鏽鋼管時(shí),管料軋製時變形程度不大於40%~48%。在以後道次中(經表麵準備和熱處理後),根據晶粒細(xì)化程度,變形程度可增大到(dào)55%'~65%。為避免鋼管在軋(zhá)製時產生裂紋(wén),軋製時管子的溫升是有(yǒu)利的,因(yīn)此,在多數情(qíng)況下軋製(zhì)這類鋼管時不(bú)用乳化液冷卻工(gōng)具和金屬。
(2)變形抗力。奧氏體和馬氏體不(bú)鏽鋼都具(jù)有較高的變形抗力,加工(gōng)硬化傾向大(dà),且(qiě)高溫下(xià)再結晶速度慢,因而冷軋(zhá)這類鋼時要特別注意設備和電機能力。鐵素體(tǐ)或半鐵素體的低碳不鏽鋼(gāng)和一般碳鋼有相同的變形抗力。
(3)寬展。不鏽(xiù)鋼(gāng)的寬展(橫變形)較大,馬氏體不鏽鋼寬展(zhǎn)為碳鋼的1.3倍;奧氏體不鏽鋼為1.35~1.5倍,鐵素體不鏽鋼為1.55~1.6倍。因此斜軋穿孔時要注(zhù)意控製橫(héng)變形,應取較小的橢圓度。冷、熱軋管的(de)孔型橢圓度要大些,並應(yīng)取小的道次(cì)變(biàn)形量,以免出耳子等,在無張力減徑(見管材無張力減徑)時不(bú)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。鐵素體不鏽鋼具有常(cháng)溫脆性,冷加工對應力的敏感性(xìng)大,熱軋時應力的敏感性小,軋(zhá)後可水淬。馬氏體(tǐ)不鏽鋼對裂紋的敏感性較大,熱軋後(hòu)冷卻不能過快(kuài),一般采取(qǔ)堆(duī)冷。奧氏(shì)體不鏽鋼對裂紋的敏感性小,熱軋後可水淬。
(5)導熱性。不鏽鋼的低溫導熱性都較差,而線膨脹係數則(zé)比碳鋼大(dà)。為保證加熱質量應采取低溫(<800℃)慢速加熱。
(6)抗氧化性。由於不鏽鋼具有抗氧化性,故加熱對生成的氧化鐵皮(pí)是較(jiào)少(shǎo)的。但氧化鐵(tiě)皮中含(hán)有鉻、鎳氧化物且很致密,冷加工時酸洗較為困難。常用HF+HNO3進行酸洗或用堿一(yī)酸複合酸洗。
(7)粘結(jié)傾向。鐵(tiě)素體、奧氏體一鐵素體和奧氏體(tǐ)的不鏽鋼軋製時易粘輥,使鋼管表麵質量降(jiàng)低。熱軋成品軋機(如定減徑機)用鑄鐵輥可以減少粘輥現象。另外合理地使用冷卻水冷卻軋輥也很重(chóng)要。
不鏽(xiù)鋼焊管(guǎn)的生產特點 φ219mm以下不鏽鋼焊管采用連續輥式(shì)成形基本上與高頻直縫焊管相似φ219mm以上采用壓力成形(UOE)或螺旋焊接(見螺旋焊管)。φ4.76mm以下采用焊後拉拔法生產毛細管。焊接方法有高頻焊(hàn)、鎢電極惰性氣體保護焊(TIG或稱氬弧焊)、激光焊、電子束焊(hàn)等(děng)。高頻焊不能保證焊縫的焊接質量(liàng),但焊接速(sù)度較高(gāo),適合於生產一般結構用及裝飾(shì)用不鏽鋼焊管。而絕大(dà)多數不鏽鋼焊管生產采用氬弧焊或氬(yà)弧焊與等離子焊結合的組合(hé)焊。裝飾用不鏽鋼焊管要求表麵磨(mó)拋處理。化(huà)工機械、鍋爐熱交換器用不鏽(xiù)鋼焊管要求平整內焊刺(cì)。焊(hàn)縫組織經固(gù)溶處理並需裝備焊縫質量監控及無損檢測係統。氬弧焊不鏽鋼焊管生產工藝流(liú)程如下:
板卷縱剪一帶鋼一開卷一(yī)矯(jiǎo)平一切頭尾對焊一活套(tào)一成形一氬弧焊接一去(qù)外焊(hàn)刺一(去內焊刺)一冷卻一定(dìng)徑一渦流探傷(shāng)一飛鋸切斷
切斷後的不鏽鋼(gāng)焊管根據產(chǎn)品用途又分以下3種情況:
(1)不(bú)需要熱處(chù)理和拉拔的焊管經矯(jiǎo)直一平頭一水壓一檢查一包裝一入庫;(2)需要(yào)熱處理的焊管經脫脂一光亮熱處理一矯直一超聲波(bō)探傷一(yī)平頭一水壓一(yī)檢查一包裝一入庫;(3)需要拉拔的焊管經脫脂(zhī)一鍛(duàn)尖一退火一矯直一酸洗一潤滑一拉拔一(yī)切頭一脫脂一光亮退(tuì)火一精整一檢查一包裝一入庫;
不鏽鋼焊管新技術有,應用多(duō)個電極(一般有3個電極)的多炬焊,也可以是氬弧焊與等離子焊的組(zǔ)合。多炬焊適用(yòng)於(yú)壁厚大於2mm的焊(hàn)管,焊接速度比單炬高3~4倍,焊接質量也得以改善。此外,在氬中添加(jiā)5%~10%的氫,再采(cǎi)用高頻脈衝焊接電源(yuán),可提高焊接速度;為保證焊接質量采用了焊炬對(duì)焊縫的自動跟蹤裝置、電弧電(diàn)壓自(zì)動控製係統(AVC)、計算(suàn)機控製焊接(jiē)過程等。清除內焊刺的方法(fǎ)有:(1)內壁(bì)氣托技術(shù),內壁充以一定壓力的惰(duò)性氣體來托住熔融的液滴,不使其下垂(chuí),從而不形(xíng)成焊刺;(2)內壁錘擊技術,用於φ30mm以(yǐ)下管(guǎn)材;(3)內壁輥壓技術(shù),適用於φ50mm以上焊管(guǎn);裝飾管要配備高效率的磨拋設備,以提高不鏽焊管的表麵(miàn)的光潔程度。
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