CN101670520A - 无缝钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无缝钢管的制造方法，用于制造超级奥氏体不锈钢无缝钢管，包含如下步骤：1)在1020℃温度附近对圆棒进行低温穿孔形成坯料；2)对坯料进行第一次酸洗；3)对酸洗过的坯料进行修磨、轧拔联合、去油；4)判断是否满足成品要求，如否则进行中间品固溶热处理、矫直、酸洗并重复第3步；5)如是则进行成品固溶热处理、矫直和成品定切；6)将成品进行酸洗；所述的成品固溶热处理的温度介于1160℃至1190℃之间；本发明解决了现有技术的问题，提供了节约能源、工序简单的无缝钢管的制造方法。

Description

无缝钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管的制造方法，特别是涉及一种超级奥氏体不锈钢无缝钢管的制造方法。

背景技术

无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。无缝钢管因具有中空截面，所以大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。无缝钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，还广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等，用无缝钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用无缝钢管来制造。无缝钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要无缝钢管来制造。

国标00Cr20Ni18Mo6CuN，较低的含碳量；高钼量，含6％钼和7％钼的超级奥氏体不锈钢，具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能。这种牌号的不锈钢是为用于诸如海水等，含有卤化物的环境中而研制和开发的。具有较高的PRE值和CPT/CCT值。应用于酸性介质的各种工业场合；海上及脱盐工业，海水处理，含氯的漂白设备及二氧化氯阶段设备和烟气脱硫装置中F44(Mo6)超级奥氏不锈钢，对氯离子引起的应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀具有优良的抗均匀耐腐蚀性能。特别是在含卤化物的酸中，该钢要优于普通不锈钢。某种情况下可以和哈氏合金以及钛板相媲美，具有高耐腐蚀性的高经济性不锈钢。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种节约能源、工序简单的无缝钢管的制造方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种无缝钢管的制造方法，用于制造超级奥氏体不锈钢无缝钢管，包含如下步骤：

1)在1020℃温度附近对圆棒进行低温穿孔形成坯料；

2)对坯料进行第一次酸洗；

3)对酸洗过的坯料进行修磨、轧拔联合、去油；

4)判断是否满足成品要求，如否则进行中间品固溶热处理、矫直、酸洗并重复第3步；

5)如是则进行成品固溶热处理、矫直和成品定切；

6)将成品进行酸洗。

作为本发明一个较佳实施例，所述的对成品固溶热处理时，温度介于1160℃和1190℃之间。

作为本发明一个较佳实施例，所述的温度为1175℃。

作为本发明一个较佳实施例，所述的轧拔联合处理中，小变形量λ的范围为1.15～1.55。

作为本发明一个较佳实施例，所述的超级奥氏体不锈钢包含：

重量百分比不超过0.02％的C；

重量百分比介于19.5％至20.5％之间的Cr；

重量百分比介于17.5％至18.5％之间的Ni；

重量百分比介于6％至7％之间的Mo；

重量百分比不超过0.7％的Si；

重量百分比不超过1.0％的Mn；

重量百分比介于0.18至0.25％之间的N；

重量百分比不超过0.01％的S；

重量百分比不超过0.03％的P；

重量百分比介于0.5至1％之间的Cu；

及余量的Fe。

作为本发明一个较佳实施例，所述的对坯料进行第一次酸洗步骤前还有一个材料检验步骤，所述的材料检验步骤包含尺寸检验、表面检验、质量检验、化学成份检验。

作为本发明一个较佳实施例，所述的成品酸洗步骤后还有一个成品检验步骤。

作为本发明一个较佳实施例，所述的成品检验包括表面检验、水压检测、涡流探伤、超声波探伤、晶间腐蚀测试、晶粒度测试、拉力试验、扩口试验、压扁测试、硬度测试、碳硫分析。

由于采用了上述技术方案，使得本发明具有以下优点：经过多次修磨、轧拔联合、去油、固溶热处理、矫直、酸洗等工序，产品品质保证；制造出的不锈钢钢管具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能，专为用于诸如海水等含有卤化物的环境中而研制和开发的。

附图说明

附图1为本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例中制作的不锈钢钢管，主要采用牌号为UNS S31254的不锈钢，国标00Cr20Ni18Mo6CuN，较低的含碳量；高钼量，含6％钼和7％钼的超级奥氏体不锈钢，故具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能。这种牌号的不锈钢是为用于诸如海水等，含有卤化物的环境中而研制和开发的。具有较高的PRE值和CPT/CCT值。应用于酸性介质的各种工业场合；海上及脱盐工业，海水处理，含氯的漂白设备及二氧化氯阶段设备和烟气脱硫装置中F44(Mo6)超级奥氏不锈钢，对氯离子引起的应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀具有优良的抗均匀耐腐蚀性能。特别是在含卤化物的酸中，该钢要优于普通不锈钢。某种情况下可以和哈氏合金以及钛板相媲美，具有高耐腐蚀性的高经济性不锈钢。

化学成分：254SMO/F44(UNS S31254/1.4547)

元素	镍	铬	钼	铜	氮	碳	锰	硅	磷	硫
											标准	17.5-18.5	19.5-20.5	-6-7	0.5-1	0.18-0.25	0.02	1	0.7	0.03	0.01

机械性能：254SMO/F44(UNS S31254/1.4547)在常温下合金的的最小值：

合金和状态	抗拉强度Rm N/mm2	屈服强度RP0.2N/mm2	延伸率％
				254 SMO	650to850	300	35

物理性能：254SMO/F44(UNS S31254/1.4547)

密度	熔点	弹性模量	热导率	硬度HRB	热膨胀系数(20-100℃)
						8.0g/cm3	1320-1390℃	290GPa	90(BTU-in/ft2-h-°F)	280	8.5IN./IN./°Fx10-6

高的钼含量以及高铬和氮含量使254SMO具有极优良的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的性能。铜的添加改善了在某些酸中的耐腐蚀性。此外，由于它的较高的镍含量和高的铬、钼含量，使254SMO具有很好的抗应力腐蚀破裂的性能。

大量的现场实验和广泛的使用经验表明，甚至在略高的温度下，254SMO在海水中也具有很高的耐缝隙腐蚀的性能，只有很少种类的不锈钢具有这种性能。254SMO在诸如纸业漂白生产所需的酸性溶液和氧化性卤化物溶液中的耐腐蚀能力可与耐腐蚀力最强的镍基合金和钛合金相比美。

由于254SMO具有较高的含氮量，因此其机械强度比其他种类的奥氏体不锈钢要高。此外，254SMO还具有很高的延展性和冲击强度以及良好的可焊接性。

254SMO的高含钼量能使其在退火时有较高的氧化速度，从而在酸洗后具有比普通不锈钢更粗糙的表面。但这对该钢的抗腐蚀性没有不利的影响。

254SMO为面心立方晶格结构。为了获得奥氏体组织结构，254SMO一般是在1150-1200摄氏度的温度下退火的。在某些情况下，材料中心可能有金属中间相(χ相和α相)的痕迹。但在一般情况下，它们对冲击强度和抗腐蚀能力都没有不良影响。当放置在600-1000摄氏度的范围内时，这些相可能在晶粒边界上析出。

254SMO的含碳量很低，这意味着因加热而引起碳化物析出的危险性是很小的。该钢即使在600-1000摄氏度下经一小时敏化处理后仍能通过施特劳斯晶间腐蚀试验(Strauss Test ASTMA262规程E)。但是，由于该钢的高合金含量。在上述温度范围内金属中间相有可能在晶粒边界上析出。这些沉淀物不会使该钢在腐蚀性介质中应用时有发生晶间腐蚀的危险。因此可进行焊接而不会发生间晶腐蚀。但是在热的浓硝酸中，这些沉淀物可能在热影响区内引起晶间腐蚀。在含有诸如氯化物，溴化物或碘离子溶液中普通型不锈钢会立即以点腐蚀，缝隙腐蚀或应力腐蚀破裂的形式受到局部腐蚀的侵蚀。然而，在某些情况下，卤化物的存在会加速均匀腐蚀。特别是在无氧化性的酸中有卤化物存在的情况下更是如此。在纯硫酸中，254SMO比316普通型不锈钢具有大得多的抗腐蚀性。但在高浓度时与904L(NO8904)型不锈钢相比，254SMO的抗腐蚀能力则稍弱。在含有氯离子的硫酸中，254SMO具有最大的抗腐蚀力。由于可能会发生局部腐蚀和均匀腐蚀，所以316普通型不锈钢不能用于盐酸中，但是在一般温度下254SMO可以用于稀释的盐酸中。在边界线的以下区域内不必担心发生点腐蚀。但必须设法避免缝隙的存在。在氟硅酸中(H2SiF4)和氢氟酸(HF)中，普通的不锈钢的耐腐蚀范围是很有限的，而254SMO则能在相当宽的浓度和温度的范围内应用。

254SMO合金是一种多用途的材料，在许多工业领域都能应用：

1、石油、石化设备，如石化设备中的波纹管；

2、纸浆、造纸漂白设备，如纸浆蒸煮器、漂白设备、过滤洗涤器用的桶缸和压辊等；

3、发电厂烟气脱硫装置，主要使用部位有：吸收塔的塔体、烟道、档门板、内件、喷淋系统等；

4、海上系统或海水处理，如电厂中用海水冷却的薄壁冷凝管道、海水淡化处理设备、即使在海水可能不流动的设备中也可以应用；

5、脱盐工业，如制盐或除盐设备；

6、热交换器，尤其在有氯离子工作环境中的热交换器。

参见附图1，低温穿孔S00是指对圆棒进行穿孔，在温度为1020℃附近对超级奥氏体不锈钢圆棒进行穿孔，形成坯料。本发明中的核心技术即是圆棒穿孔时的温度范围，对于本发明实施例揭示的钢种，有着特殊的优势，能最大限度保障超级奥氏体不锈钢制成钢管后的性能。此环节可以提高晶间腐蚀能力，减少金属消耗，节省了能源，提高管子成材率，对国家资源不造成浪费。

材料检验S01指对原料进行检验，包含尺寸检验、表面检验、质量检验、化学成份检验。

对坯料进行第一次酸洗S02是指采用酸洗液对钢管原料进行酸洗，洗除原料上的氧化物，便于后续加工。

修磨S03，是将原料上的缺陷处打磨掉，便于后续加工设备对无缝钢管进行处理，修磨至少要进行一次，也可以进行多次修磨。

轧拔联合S05，是指通过用对坯料进行处理，此处的小变形量λ范围为1.15-1.55，然后采用焊头或打头的处理方式，再经过润滑，经润滑后再拔，使原料形成钢管型的方法。

去油S06，因为轧拔联合S05中常需要加入润滑油、冷轧油等辅助材料，所以需要一个将这些辅助的油进行去除，方便后续生产，此处特设置为加倍去油。

中间品固溶热处理S07指将无缝钢管加热并保温一定的时间。

矫直S08是指对无缝钢管的形状缺陷进行的矫正，在轧拔联合步骤后进行热处理，无缝钢管会产生一定的形变，所以需要对无缝钢管进行矫直S08，矫直方法可以为压力矫直、辊式矫直(包括直辊矫直和斜辊矫直)、张力矫直和拉伸弯曲矫直。

酸洗S09指对生产的无缝钢管利用酸溶液去除其表面上的氧化皮和锈蚀物的方法。

成品固溶热处理S10是将中间品加热至介于1160℃至1190℃之间，最佳温度为1175℃，保温时间与无缝钢管壁厚之间的关系为(3-4)min/mm，其中mm表示壁厚的单位毫米，min表示保温时间的单位分钟，保温时间在此基础上一般为3-4倍的壁厚，然后快速冷却到室温的操作。经过中间品固溶热处理步骤后，无缝钢管的硬度会较低，但是具有很高的加工硬化能力以及优良的耐磨性和韧性，不仅便于后续的操作，而且在后续加工的过程中硬度也会不断加强。经过此温度的退火，使得钢管成份均与化，细化晶粒，消除应力，提高了韧性及延伸性，改善机械性能，综合机械性能好。为下一道工序做好组织准备，酸洗后更能达到光洁的表面质量。

成品定切S11是将无缝钢管切成要求的尺寸。

第二次酸洗S12是对无缝钢管利用酸溶液去除其表面上的氧化皮和锈蚀物的方法，因为在成品定切S11后，可能还是会对无缝钢管造成损伤，所以最后还需要进行该步骤，确保成品的品质。

成品检验S13是对生产完成的无缝钢管进行检验，成品检验的内容可以为表面检验、水压检测、涡流探伤、超声波探伤、晶间腐蚀测试、晶粒度测试、拉力试验、扩口试验、压扁测试、硬度测试、碳硫分析。

下面结合图1详细介绍奥氏体不锈钢衍生品无缝钢管的制作过程，在温度为1020℃附近对超级奥氏体不锈钢圆棒进行穿孔，形成坯料。无缝钢管的原料生产前需进行材料检验S01，用于保证原料的品质，确保后续生产的良率；经过材料检验S01合格的无缝钢管原料进行第一次酸洗S02，用于洗除原料上的氧化物，便于后续加工；经过第一次酸洗S02后依次开始步骤修磨S03、轧拔联合S05、去油S06，这时需要判断生产出来的无缝钢管是否已达到成品的要求，如果未达到成品的要求，则进行中间品固溶热处理S07、矫直S08、酸洗S09，然后再次进行修磨S03、轧拔联合S05，并判断是否达到成品要求，如果已达到成品的要求，则依次进行成品固溶热处理S10、矫直S08、成品定切S11、成品酸洗S12，需要特别提及的是，可以根据生产的需要设定循环重复多次中间品固溶热处理S07、矫直S08、酸洗S09、修磨S03、轧拔联合S05，循环的次数根据不同的原料和不同的尺寸可以设定不同，设定固定的循环次数后，后续工业生产就可以依设定的循环次数进行生产，而不需要人工进行判断，节约人力，也利于工业生产的连贯和快速；对已完成的无缝钢管进行完成品酸洗S12后，可以根据需要设定是否需要进行成品检验S13，而成品检验S13的项目也可以根据不同的需要设定。

需要特别提及的是，本实施例中的原料为超级奥氏体不锈钢衍生品，牌号为254SMO/F44(UNS S31254/1.4547)，它包含：

重量百分比不超过0.02％的C；

重量百分比介于19.5％至20.5％之间的Cr；

重量百分比介于17.5％至18.5％之间的Ni；

重量百分比介于6％至7％之间的Mo；

重量百分比不超过0.7％的Si；

重量百分比不超过1.0％的Mn；

重量百分比介于0.18至0.25％之间的N；

重量百分比不超过0.01％的S；

重量百分比不超过0.03％的P；

重量百分比介于0.5至1％之间的Cu；

及余量的Fe。

使用超级奥氏体不锈钢衍生品，使无缝钢管具有极高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能性。

通过上述实施方式，不难看出本发明是一种节约能源、工序简单的无缝钢管的制造方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种无缝钢管的制造方法，用于制造超级奥氏体不锈钢无缝钢管，包含如下步骤：

1)在1020℃温度附近对圆棒进行低温穿孔形成坯料；

2)对坯料进行第一次酸洗；

3)对酸洗过的坯料进行修磨、轧拔联合、去油；

4)判断是否满足成品要求，如否则进行中间品固溶热处理、矫直、酸洗并重复第3步；

5)如是则进行成品固溶热处理、矫直和成品定切；

6)将成品进行酸洗。

2、一种如权利要求1所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的对成品固溶热处理时，温度介于1160℃和1190℃之间。

3、一种如权利要求2所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的温度为1175℃。

4、根据权利要求3所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的轧拔联合处理中，小变形量λ的范围为1.15～1.55。

5、一种如权利要求4所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的超级奥氏体不锈钢包含：

重量百分比不超过0.02％的C；

重量百分比介于19.5％至20.5％之间的Cr；

重量百分比介于17.5％至18.5％之间的Ni；

重量百分比介于6％至7％之间的Mo；

重量百分比不超过0.7％的Si；

重量百分比不超过1.0％的Mn；

重量百分比介于0.18至0.25％之间的N；

重量百分比不超过0.01％的S；

重量百分比不超过0.03％的P；

重量百分比介于0.5至1％之间的Cu；

及余量的Fe。

6、根据权利要求5述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的对坯料进行第一次酸洗步骤前还有一个材料检验步骤，所述的材料检验步骤包含尺寸检验、表面检验、质量检验、化学成份检验。

7、根据权利要求6所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的成品酸洗步骤后还有一个成品检验步骤。

8、根据权利要求7所述的无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述的成品检验包括表面检验、水压检测、涡流探伤、超声波探伤、晶间腐蚀测试、晶粒度测试、拉力试验、扩口试验、压扁测试、硬度测试、碳硫分析。