不鏽鋼管(guǎn)生產(production of stainless steel tube)通常稱耐大氣、蒸汽和水等(děng)弱(ruò)腐蝕性介質腐蝕的鋼為不鏽鋼,稱耐酸(suān)、堿、鹽等化學侵蝕性介質腐蝕的鋼為(wéi)耐酸鋼。不鏽鋼和(hé)耐酸鋼的總(zǒng)稱是不鏽耐(nài)酸鋼(gāng),簡稱為不鏽鋼。鉻是主要合金元素,此外常加入鎳、鉬、鈦(tài)、铌、鉬等(děng)。不鏽鋼管的材質主要有奧氏體不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、雙相不(bú)鏽鋼和沉澱硬化型不鏽鋼(gāng)。不鏽鋼管廣泛用於石油、化工、造紙、化肥、汽車、飛機、電站、裝璜(huáng)等領(lǐng)域。
不鏽鋼無縫(féng)管的生產方法可(kě)以是熱軋(zhá)、熱擠壓、冷軋和冷拔。近年來(lái)由於連鑄連軋(zhá)技術(shù)的進步以及各種焊接新技術和無損檢測技術的應(yīng)用,不鏽鋼焊管的質量不斷提高,可以在各使用領(lǐng)域內(nèi)部分替代(dài)不鏽(xiù)鋼無縫管,且價(jià)格比無縫管約低20%。當前工業應用的不鏽鋼(gāng)管(guǎn)中焊管(guǎn)和無縫管各占50%。
不(bú)鏽鋼無縫管的生產特(tè)點(diǎn)
(1)塑性。馬氏體(tǐ)不鏽鋼在(zài)高溫下為單一的奧氏體組織時(shí)穿孔沒有(yǒu)困(kùn)難,但當存在雙相組織時穿孔性能有所降(jiàng)低。管坯加熱溫度一般為1130~1160℃(中心溫度),爐尾處溫度應小於900℃,終軋(zhá)溫度應高於臨界點轉變溫(wēn)度,低碳的不低於850℃,高碳的不(bú)超過925℃。馬氏體不鏽鋼隨著含碳量的增加,鋼的強度和硬度提高,塑(sù)性(xìng)降低,冷拔時應盡量采用(yòng)襯芯棒拔製,因(yīn)空拔後(hòu)容易(yì)爆裂。
奧氏(shì)體不鏽鋼的(de)高溫塑性同殘留的α相有關。一般塑性隨著α相的增多而降(jiàng)低。除α相外(wài),在奧氏體不鏽鋼中還存在其他殘餘相,如各種形式(shì)的碳化物、金屬間化合物(wù)等。這些多餘(yú)的相對不鏽鋼的塑性都有影響,影響的程度決定於它們(men)的數(shù)量及(jí)狀態。加熱時多餘相(xiàng)呈網狀分布在晶界上,將顯著惡化金屬的塑性。奧氏體不鏽鋼高溫下塑性低,變形(xíng)抗力(見金屬變形抗力)大(dà),采用斜軋穿孔(見二輥斜軋穿孔)時應特別注意選(xuǎn)取合理變形參數和溫度參數。奧氏體不鏽鋼經過固溶處理(常(cháng)采用軋後餘熱淬(cuì)水)後呈單(dān)相奧氏體組織,其特點是σb較(jiào)高,但σs低,延伸(shēn)性和韌性都大,冷變形的(de)性能好,因此(cǐ)可取較大的道次變形量。但冷變(biàn)形時加工硬化很大(dà),故繼續加工性能差。
鐵素體不鏽鋼為單一相組織,沒有臨界轉變點(相變),因此管坯加熱時間長和溫度高時晶粒長大嚴重,導致鋼的塑性顯著(zhe)下降。管坯加熱最(zuì)高(gāo)溫度(dù)在1000~1060℃。在這個溫度範圍內鋼有良好的塑性(穿孔性能)。冷拔錘(chuí)頭前(qián)的加熱溫度為700~850℃,加熱時要防止滲碳,錘頭後進行水淬。由於(yú)鐵素體鉻不鏽鋼有室(shì)溫脆性,冷加工性能(néng)較差,冷拔時容易開裂和拔斷,因此最好在(zài)具有(yǒu)一定(dìng)溫度條件下拔製(見(jiàn)管材溫拔),起拔速度也不宜(yí)過大。冷軋鐵素體不鏽鋼管時,管(guǎn)料軋製時(shí)變形程度不大於40%~48%。在以後道次中(經表麵準備(bèi)和熱處理後),根據晶粒(lì)細化程度,變形程(chéng)度可增大到55%'~65%。為避免鋼管在軋製時產生裂紋(wén),軋製時管子的溫升是有利的,因此(cǐ),在(zài)多(duō)數情(qíng)況下軋製這類鋼管時(shí)不用乳化液冷卻工具和金屬(shǔ)。
(2)變(biàn)形(xíng)抗力。奧(ào)氏體和馬氏體不鏽鋼都具有較高的(de)變形抗力,加工硬化傾向(xiàng)大,且高溫下再結晶速度慢,因而冷軋這類鋼時要特別注意設備和電機能力。鐵(tiě)素體或半鐵素體的低碳不鏽(xiù)鋼和(hé)一般碳鋼有相同的變形抗力。
(3)寬展(zhǎn)。不鏽鋼的寬(kuān)展(橫變形)較大,馬氏體不鏽鋼寬展為碳鋼的1.3倍;奧氏體(tǐ)不鏽鋼為1.35~1.5倍,鐵素(sù)體(tǐ)不鏽鋼為1.55~1.6倍。因此斜軋穿孔時要注意控製橫變形,應取(qǔ)較小的(de)橢圓度。冷、熱軋管的孔型橢圓度要大些,並應取小的道次變形量(liàng),以免出耳子等,在無(wú)張力減徑(見管材(cái)無張(zhāng)力減徑)時不鏽鋼(gāng)管的壁增厚較大,同時減徑機的孔型橢圓度要取大一些。
(4)對應力的敏感性。鐵(tiě)素體不鏽鋼(gāng)具有常溫脆性,冷加工對應力的敏感性大,熱軋時應力的(de)敏感性(xìng)小,軋後可水淬。馬氏體不鏽鋼對裂紋的敏(mǐn)感性(xìng)較大,熱軋後冷(lěng)卻不能過快(kuài),一般采取堆冷。奧氏體不鏽鋼對裂紋的敏感性小,熱軋後(hòu)可水淬。
(5)導熱性。不鏽鋼的低(dī)溫(wēn)導熱性(xìng)都較差,而線膨脹係數則比碳鋼大(dà)。為保證加熱質量應采取低溫(<800℃)慢速加熱。
(6)抗氧化性。由(yóu)於不鏽鋼具有抗氧化性,故加熱對生成的氧化鐵(tiě)皮是較少的。但氧化鐵皮(pí)中含(hán)有鉻、鎳氧化物且很(hěn)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(suān)洗。
(7)粘結傾向。鐵素體、奧氏體一鐵素體和奧氏體的不鏽鋼軋製時易粘輥,使鋼管表麵質量降低。熱軋成品軋(zhá)機(如定減徑(jìng)機)用鑄鐵輥可以減少(shǎo)粘輥現(xiàn)象。另(lìng)外(wài)合理(lǐ)地使用冷(lěng)卻水冷卻軋輥也很重要。
不鏽鋼焊管的生產特點 φ219mm以(yǐ)下不鏽鋼焊(hàn)管采用(yòng)連(lián)續輥式成形基本上與高頻直(zhí)縫焊管相似φ219mm以上采用壓力成形(UOE)或螺旋焊接(jiē)(見螺旋焊管)。φ4.76mm以下采用焊後拉拔法生產(chǎn)毛細管(guǎn)。焊接方法(fǎ)有高頻焊、鎢電極惰(duò)性氣體保護焊(TIG或稱氬弧焊)、激光焊、電子束焊等。高頻焊不能保證焊縫的焊接質量,但焊(hàn)接速度較高,適合於生產一般結構用及裝飾用不鏽鋼焊管。而絕大多數不鏽鋼焊管生產采用(yòng)氬弧焊或氬弧焊與等離子焊結合的組合焊。裝飾(shì)用不鏽鋼焊管要求表麵磨拋處理。化工(gōng)機械、鍋爐熱交換器用不鏽鋼焊管要求平整內焊刺。焊縫(féng)組織經固溶處理並需(xū)裝備焊縫(féng)質量監控及無損檢測係統。氬弧焊不鏽(xiù)鋼焊管生產工藝流程如下:
板卷(juàn)縱剪(jiǎn)一帶鋼一開卷一矯平一切頭尾對焊一活套一成形一氬弧焊(hàn)接一去外焊刺一(去內焊刺)一冷卻一定(dìng)徑一渦(wō)流探傷一飛鋸切斷
切(qiē)斷後的不鏽鋼焊管根據產品用途又分(fèn)以下3種情況:
(1)不需要熱處理和拉拔(bá)的焊管經矯(jiǎo)直一平頭一水壓一檢查一包裝一入庫;(2)需要熱處理的(de)焊管經脫脂一光亮熱(rè)處理一矯直一超聲(shēng)波探傷一平頭一水壓一檢查一包裝(zhuāng)一入庫;(3)需要拉拔(bá)的焊管經脫(tuō)脂一鍛尖(jiān)一退火一矯直一酸洗一潤滑一(yī)拉拔一切頭一脫脂一光亮退火一精整一檢查一包裝一入庫;
不鏽鋼焊管新技(jì)術有,應用多個電極(一般有3個電極)的多炬(jù)焊,也可以是氬弧焊與等離子焊的組合。多炬焊適用於壁厚大於2mm的焊管,焊接速度比單炬高3~4倍,焊接質量也得(dé)以改善。此外,在氬中(zhōng)添加5%~10%的氫,再采(cǎi)用高(gāo)頻脈衝(chōng)焊接電源,可提高焊接(jiē)速度;為保證焊接質量采用了焊炬對焊縫(féng)的自(zì)動(dòng)跟蹤裝置、電弧電(diàn)壓(yā)自動控製係統(AVC)、計算機控製焊(hàn)接過程等。清(qīng)除內焊刺的方法有:(1)內壁氣托技術,內(nèi)壁(bì)充以一定壓力的惰性氣體來托住熔融的液滴,不使其(qí)下垂,從而(ér)不形成焊刺;(2)內壁錘擊技術,用(yòng)於φ30mm以下管材;(3)內壁輥壓技術,適用於φ50mm以上焊管;裝飾管要配備高效率的磨拋設備,以提高不(bú)鏽焊管的表麵的光潔程度。
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