CN100408905C - 一种压力管道用无缝钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种压力管道用无缝钢管的制造方法，属金属轧制技术领域，用于提高无缝钢管的组织结构和力学性能问题。其工艺过程为：一次挤压、二次挤压、拉拔、切头、校直、热处理、机加工，所述一次挤压、二次挤压、拉拔工序中钢锭或管坯加热温度为1040℃～1250℃，所述热处理工序为正火或正火+回火处理。本发明通过试验摸索出钢管在挤压拉拔等热加工工序中优化的加热温度，并通过调整钢管最终热处理的工序位置及合理选择热处理的正火、回火温度，使钢管的力学性能指标得到进一步的提高。经检测表明，按照本发明制造的无缝钢管各项指标均可达到或超过有关标准，精粒度可达5极以上。
Description
技术领域
本发明型涉及一种金属管件的加工方法，特别是制作各种厚壁压力管道用无缝钢管的加工方法，属金属轧制技术领域。
背景技术
无缝钢管是一种具有中空截面、周边无接缝的管材，是石油、化工、电力、冶金等行业管道工程中大量应用的重要管件，它广泛地被用于输送诸如石油、天然气、煤气、水等各种流体以及某些固体物料。无缝钢管做为传输管道，通常工作温度较高且要承受一定的压力，根据使用场合的不同，有不同的机械或理化性能的要求。比如在中高压下工作的蒸汽锅炉钢管，多为厚壁管，要求具有较高的强度、抗氧化性，并具有良好的组织稳定性。此外，对成品钢管的显微组织、晶粒度、脱碳层、内部裂纹等也都有相应的标准。大口径厚壁无缝钢管，目前采用的制作工艺是由钢锭或实心管坯经加热穿孔制成毛管，然后经热轧、拉拔等工序制成。在制作过程中，钢管需经过多道工序的加热和压力加工，其中，加热温度是一个非常重要的工艺参数，加热温度低，金属变形抗力大，给挤压拉拔造成困难，而加热温度过高又会因奥氏体晶粒粗大而降低力学性能。因此，改善现有加工工艺方法，优化工艺参数，对提高产品质量和成材率是十分重要的因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述已有技术之缺陷而提供一种压力管道用无缝钢管的制造方法，该方法通过优化工艺参数可有效提高无缝钢管的组织结构和力学性能。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种压力管道用无缝钢管的制造方法，它按如下工序进行：
a.一次挤压：将钢锭或管坯加热至1040℃～1250℃，在压力机中利用模具挤压成桶形，挤压力＞12Mpa；
b.二次挤压：将一次挤压件加热至1040℃～1250℃，在压力机上利用芯棒将桶形坯件挤压成钢管形，挤压力＞12Mpa；
c.拉拔：将钢管形坯件加热至1040℃～1250℃，拉拔至所需尺寸；
d.切头：将二次挤压件或拉拔件切掉两端头；
e.校直：在压力机上将钢管校直；
f.热处理：将钢管进行正火或正火+回火处理；
g.机加工：将钢管外圆和内孔经机加工至要求尺寸；
h.检验。
上述压力管道用无缝钢管的制造方法，所述热处理工序中正火加热温度为900～1040℃，回火加热温度为700～760℃。
上述压力管道用无缝钢管的制造方法，所述热处理工序中的正火冷却方式为自然风冷、强制风冷或喷雾冷却。
上述压力管道用无缝钢管的制造方法，所述检验工序为超声探伤检测、力学试验、化学试验、水压试验和涡流探伤、金相分析及外形尺寸检测。
本发明旨在提高厚壁无缝钢管的组织结构和力学性能，该方法通过试验摸索出钢管在挤压拉拔等热加工工序中优化的加热温度。根据钢管材质不同，严格控制加热温度及波动范围，使其既可保证压力加工的顺利完成，又可控制加热过程中奥氏体晶粒度，避免因加热温度过高造成奥氏体晶粒粗大，而影响钢管的力学性能。此外，在热处理工序中通过合理选择正火和回火温度，使钢管的力学性能指标得到进一步的提高。经检测表明，按照本发明方法制造的无缝钢管各项指标均可达到GB5310-1995标准，晶粒度可达5级以上，超过该标准规定。
具体实施方式
本发明方法适用于制造中高压大口径无缝钢管，产品规格为：外径325～1066毫米；壁厚30～120毫米；长度小于8000毫米，材料为优质碳素结构钢、合金钢钢锭或管坯。加工工艺为热变形压力加工。在加工过程中需多次加热，加热温度应在奥氏体区内的某一范围内选择，这是一个非常重要的工艺参数，它既要考虑到通过加热降低金属的变形抗力，利于压力加工，又要控制加热温度不能过高，避免奥氏体晶粒粗大给材料的力学性能造成不利影响，特别是要防止加热温度超过1300℃时引起晶粒沿其边界溶化的过热现象。经反复试验摸索，挤压或拉拔加热温度控制在1040℃～1250℃是合适的。同材质钢管，当规格尺寸较小，变形加工相对容易，可在上述温度范围中取较低值，这样还可以减少能源耗费和缩短工艺时间。当然具体加热温度还要考虑到钢管材料的成分，通常合金钢加热温度普遍高于碳钢的加热温度。
对于长度小于等于3500毫米的钢管无需拉拔工序，即可加工成毛坯管，长度大于3500毫米的钢管在挤压工序后还要再经加热拉拔成形。
经过上述压力加工后形成的毛坯管经切头、校直后再进行热处理。钢管的热处理为正火或正火+回火处理，对于碳钢材质可只进行正火处理，而对于合金钢材质则在正火之后还需进行高温回火处理，以充分消除内应力并且稳定组织。正火及回火温度要根据钢管的化学成分而确定。合金钢回火加热温度要高于碳钢。根据钢管壁厚尺寸，正火冷却方式可采用自然空冷、强制空冷或喷雾冷却，以到达正火后细化晶粒的目的。热处理后机械加工管材外圆和内孔至要求尺寸。经检测，采用本方法加工的无缝钢管，各项性能指标均可达到GB5310-1995标准，尤其晶粒度可达5级以上，超过标准规定的4级。
以下提供几个具体实施例：
实施例1.
钢管材料：20钢；规格Φ558×50
a.一次挤压：将钢锭或管坯加热至1040～1070℃，上模具在压力机中挤压成桶形；
b.二次挤压：将一次挤压件加热至1040～1070℃，上芯棒在压力机上挤压成钢管形；
c.切头：将二次挤压件或拉拔件切掉两端头；
d.校直：在压力机上将钢管校直；
e.热处理：将钢管进行正火处理，加热温度为900～930℃，自然风冷。
f.机加工：将钢管外圆和内孔经机加工至要求尺寸；
g.检测：探伤检测、力学试验σb410-500；σs≥245；A6≥24；Akv≥35J，水压试验，金相检测晶粒度5级。
实施例2.
钢管材料：12Cr1MoV钢；规格Φ762×80
a.一次挤压：将钢锭或管坯加热至1200～1250℃，上模具在压力机中挤压成桶形；
b.二次挤压：将一次挤压件加热至1200～1250℃，上芯棒在压力机上挤压成钢管形；
c.拉拔：将二次挤压成形的钢管件加热至1200℃～1250℃，在2400吨卧式拔伸机上拉拔至所需尺寸；
d.切头：将二次挤压件或拉拔件切掉两端头；
e.校直：在压力机上将钢管校直；
f.热处理：将钢管进行正火+回火处理，正火加热温度为980～1020℃，喷雾冷却，回火温度为720～760℃；
g.机加工：将钢管外圆和内孔经机加工至要求尺寸；
h.检测：超声探伤检测、力学试验σb470-640；σs≥255；A6≥21；Akv≥35J，水压试验，金相检测晶粒度5级。
实施例3.
钢管材料：A335P22钢；规格Φ610×60
a.一次挤压：将钢锭或管坯加热至1200～1250℃，上模具在压力机中挤压成桶形；
b.二次挤压：将一次挤压件加热至1200～1250℃，上芯捧在压力机上挤压成钢管形；
c.拉拔：将二次挤压成形的钢管件加热至1200℃～1250℃，在2400吨卧式拔伸机上拉拔至所需尺寸；
d.切头：将二次挤压件或拉拔件切掉两端头；
e.校直：在压力机上将钢管校直；
f.热处理：将钢管进行正火+回火处理，正火加热温度为930～960℃，强制风冷，回火温度为700～760℃；
g.机加工：将钢管外圆和内孔经机加工至要求尺寸；
h.检测：超声探伤检测、力学试验σb≥415；σs≥205；A6≥22；Akv≥35J，水压试验，金相检测晶粒度5级。
Claims (4)
1. 一种压力管道用无缝钢管的制造方法，其特征在于：它按如下工序进行：
a.一次挤压：将钢锭或管坯加热至1040℃～1250℃，在压力机中利用模具挤压成桶形，挤压力＞12Mpa；
b.二次挤压：将一次挤压件加热至1040℃～1250℃，在压力机上利用芯棒将桶形坯件挤压成钢管形，挤压力＞12Mpa；
c.拉拔：将钢管形坯件加热至1040℃～1250℃，拉拔至所需尺寸；
d.切头：将拉拔件切掉两端头；
e.校直：在压力机上将钢管校直；
f.热处理：将钢管进行正火或正火+回火处理；
g.机加工：将钢管外圆和内孔经机加工至要求尺寸；
h.检验。
2. 根据权利要求1所述的压力管道用无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述热处理工序中正火加热温度为900～1040℃，回火加热温度为700～760℃。
3. 根据权利要求1所述的压力管道用无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述热处理工序中的正火冷却方式为自然风冷、强制风冷或喷雾冷却。
4. 根据权利要求1或2或3所述的压力管道用无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述检验工序为探伤检测、力学试验、化学试验、水压试验和涡流探伤、金相分析及外形尺寸检测。
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