CN102649211A

CN102649211A - 不锈钢无缝钢管的制造方法

Info

Publication number: CN102649211A
Application number: CN2011100453718A
Authority: CN
Inventors: 王绪年; 董健; 黄桂林
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Special Steel Co Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: CN102649211B

Abstract

本发明提供一种不锈钢无缝钢管的制造方法，包括步骤：穿孔：采用内麻坑控制法，径长系数控制在0.08～0.11，延伸系数控制在2.6～3.5，开穿温度控制在1100～1160℃；热处理：采用高温固溶处理，温度为1060～1120℃，保温时间为6～18min，水冷，晶粒度控制在5～7级；冷拔：外径拔制时去除外层固体润滑层，保留内层润滑薄膜，外径收缩率控制在10～22％，变形量控制在12～25％，拔制速度控制在3～5m/min；二次脱脂：采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺。根据本发明生产的无缝钢管的产品表面质量、力学性能和耐腐蚀性都能符合产品技术要求。

Description

不锈钢无缝钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种316LMod尿素级不锈钢无缝钢管的制造方法。

背景技术

316LMod尿素钢是一类特殊专业用不锈钢，用于制造尿素高压设备装置，如高压冷凝器，洗涤器换热管等。

这种制造尿素高压设备装置的材料要求具有良好的力学性能、耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能，其中耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能是至关重要的，因而对耐选择性腐蚀和晶间腐蚀等性能制定了严格的要求。

316LMod尿素钢技术条件：休氏试验要求经5个周期每个周期为48h的沸腾硝酸溶液试验的平均腐蚀速率不得超过3.3μm/48h；选择性浸蚀深度在横向的最大值为70μm，纵向的最大值为200μm；力学性能要求Rm≥480MPa、Rp0.2≥170MPa、A≥35％。化学成分见表1。

表1316LMod尿素钢成分质量百分数

到目前为止，中国的不锈钢无缝钢管国家标准没有包含316LMod钢(只包含316L，对应的中国牌号为00Cr17Ni14Mo2)，这说明国内尚无316LMod不锈钢无缝钢管的成熟生产工艺。

宝钢股份特殊钢事业部钢管厂从未批量生产过316LMod尿素管，本次批量生产共6个规格49.8吨，试生产过程中表面质量和耐腐蚀性能不好，试制情况如下：

1、毛管斜轧穿孔

管坯(圆钢)需经加热和斜轧穿孔制成空心毛管，以为后续冷加工(冷轧、冷拔)提供管料，其中毛管内外表面质量尤为重要。由于316LMod合金含量高达34％以上，加上斜轧穿孔时变形热，毛管尾部内表与穿孔顶头产生了粘钢，造成了毛管尾部内麻坑，严重影响了冷加工成品管内表质量和耐腐蚀性能。

2、冷加工(冷轧和冷拔)

斜轧穿孔后的毛管需经冷加工(冷轧和冷拔)变形至成品规格。冷轧变形量大，表面质量好，由于受冷轧管机设备能力和变形孔型系列限制，变形规格受到一定限制。而冷拔管机变形模具简单，更换方便，生产灵活。

冷拔变形缺点之一是表面质量差，且常会产生表面拉毛，轻微拉毛对一般要求无缝管可作为合格品入库，但对于高要求或有特殊要求的产品则产生一定的影响。316LMod尿素管有特殊腐蚀性能要求，在拔制过程中产生了表面拉毛，且冷拔特有的固体润滑剂厚薄不均(液体涂刷后烘干吸附在钢管表面)，压入钢管表面造成压坑，表面粗糙度差，成品热处理后耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能不合格。

3、表面脱脂

316LMod尿素管试生产时因钢管表面脱脂不净在热处理时产生了表面渗碳，休氏试验(耐腐蚀性能)不合格。目前采用酸液脱脂(钢管冷轧和冷拔后需去除表面润滑剂)的方法，由于冷轧内表润滑油粘度高和批量生产特点，加上脱脂后油污浮在酸液上面，钢管内外表面脱脂质量较难得到保证。

4、成品热处理

成品热处理对316LMod耐选择性腐蚀和耐晶间腐蚀性能影响较大，按常规奥氏体不锈钢成品热处理温度(1030～1050℃)进行热处理，酸洗(去除氧气皮)后内外表面质量较好，但耐腐蚀性能不佳，腐蚀速率和腐蚀深度超出技术指标；采用稍高温度(1080～1100℃)进行热处理后，耐腐蚀性能指标仍然不合格；使用更高温度(1130～1150℃)进行热处理，耐腐蚀性能指标指标合格。但是，由于高温处理氧化严重，酸洗后表面粗糙严重，不能满足技术要求。代表规格25×2.5不同热处理工艺对产品表面质量影响和耐蚀性能见表2。

表2热处理工艺与成品性能(规格25×2.5)

发明内容

本发明的目的是提供一种316LMod尿素级不锈钢无缝钢管的制造方法，使得生产的钢管具有良好的力学性能、耐选择性腐蚀和晶间腐蚀性能。

为了达到上述目的，本发明的不锈钢无缝钢管的制造方法依次包括如下步骤：

加热、穿孔、精整、冷轧、脱脂、热处理、精整、冷拔、脱脂、热处

理、精整；其中：

穿孔：采用内麻坑控制法，径长系数控制在0.08～0.11，延伸系数控制在2.6～3.5，开穿温度控制在1100～1160℃；

热处理：采用高温固溶处理，温度为1060～1120℃，保温时间为6～18min，水冷，晶粒度控制在5～7级；

冷拔：外径拔制时去除外层固体润滑层，保留内层润滑薄膜，外径收缩率控制在10～22％，变形量控制在12～25％，拔制速度控制在3～5m/min；

优选地，所述脱脂步骤采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺。

其中，粗脱脂：酸液为(5～8％)HF+(10～15％)HNO₃，温度为50～70℃，时间为15～20min；

精脱脂：酸液为(2～5％)HF+(8～12％)HNO₃，温度为20～40℃，时间为5～10min。

优选地，在所述热处理步骤中：固溶温度为1080～1100℃，保温时间为10～14min。

本发明的有益效果在于：

1、采用毛管尾部内麻坑控制法，能提高斜轧穿孔毛管的内表质量和成材率，提高冷加工成品管内表质量和耐腐蚀性能；

2、采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺，能保证脱脂质量，也是成品耐腐蚀性能合格的前提条件；

3、采用表面粗糙度控制法使冷拔管可获得良好的表面质量，配合正确的热处理方法能使成品获得很好的耐腐蚀性能；

4、采用正确的固溶处理，加上良好的表面质量，是保证成品耐腐蚀性能合格的必要条件。

具体实施方式

下面通过优选实施例详细描述本发明。

根据本发明，不锈钢无缝钢管的制造方法依次包括如下步骤：

加热、穿孔、精整、冷轧、脱脂、热处理、精整、冷拔、脱脂、热处理、精整。其中：

1、毛管尾部内麻坑控制法

对于合金含量较高的合金(316LMod)，在斜轧穿孔时由于变形抗力大，产生较大的变形热，导致穿孔顶头温度升高产生粘钢，造成毛管尾部内麻坑。降低开穿温度会使毛管头部产生雀皮，甚至时会发生头部轧卡(前卡)事故。毛管尾部内麻坑控制法要点：控制径长系数(管坯直径与长度比值)在0.08～0.11之间，延伸系数在2.6～3.5之间(穿孔变形量大小)，开穿温度控制在1100～1160℃(管坯规格为φ80-130mm，温度随规格变大而提高)，使斜轧穿孔过程中顶头产生较大温升时已结束穿孔，避免毛管尾部内麻坑产生。

2、二次脱脂工艺

针对冷轧内润滑油粘度高和油污浮在酸液上面特点，采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺，来保证脱脂质量。粗脱脂主要用于去除内润滑油，精脱脂主要用于去除残油和浮油(粗脱脂酸液面上浮油污染钢管表面)。粗脱脂工艺：酸液为(5～8％)HF+(10～15％)HNO₃，温度为50～70℃，时间为15～20min；精脱脂工艺：酸液为(2～5％)HF+(8～12％)HNO₃，温度为20～40℃，时间为5～10min。

3、表面粗糙度控制法

采用冷轧+冷拔联合生产工艺，即先对毛管冷轧，再对成品规格进行冷轧或冷拔。对成品规格满足冷轧管机能力和孔型系列要求的产品进行冷轧，不能满足要求的进行冷拔。冷拔采用外径拔制(外径缩小，壁厚不变)，由于外径拔制变形量不大，对冷拔特有的固体润滑层(液体涂刷烘干后厚薄不均)进行去除，依靠吸附在钢管表面的润滑薄膜进行冷拔即可获得良好的表面质量。成品规格不宜进行芯径拔制(外径缩小，壁厚减薄)，因芯径拔制变形量大，润滑薄膜不能满足芯径拔制要求。操作要点：外径拔制时去除外层固体润滑层，保留内层润滑薄膜，外径收缩率控制在10～22％，变形量控制在12～25％，拔制速度控制在3～5m/min。

4、热处理方法

热处理设备为辊底式连续炉，成品热处理采用常规低温固溶处理，表面质量好但耐腐蚀性能差，采用高温固溶处理，耐腐蚀性能好但表面质量差(高温氧化影响表面质量)。采用正确的热处理温度控制成品表面质量，在满足产品表面质量的前提下增加保温时间来调整成品晶粒度大小，以提高产品耐腐蚀性能。固溶处理要点：温度1060～1120℃，保温时间6～18min，水冷，晶粒度控制在5～7级。制管过程表面粗糙度控制与正确的热处理方法紧密配合，是保证成品耐腐蚀性能合格的关键。

5、其它制管工序

钢管冷轧、精整(矫直、切管、酸洗等)工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺。上述各工序为不锈钢生产正常工序，对环保和安全无影响。

实施例1

钢管规格：φ60.3×5.6mm(外径×壁厚)

主要工艺为：毛坯φ130mm-光坯φ127mm-加热-穿孔φ133×9.5mm-精整-冷轧φ114×7mm-二次脱脂-热处理-精整-冷轧φ76×5.6mm-二次脱脂-热处理-精整-冷拔φ60.3×5.6mm-二次脱脂-热处理-精整-检验入库。

1、斜轧穿孔

经斜底式加热炉内加热后，在φ100mm二辊斜轧穿孔机上穿孔316Mod不同炉号毛管，按内麻坑控制法要点进行了穿孔生产，穿孔后毛管内表质量良好，见下表3。

表3斜轧穿孔规格及相关参数

2、冷加工

钢管冷加工采用冷轧+冷拔联合生产工艺，冷轧后钢管表面质量较好，但冷拔后表面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实施后，钢管表面无压坑，粗糙度较好，见下表4。

表4相同参数不同方法质量比较

3、二次脱脂

冷加工后各种规格采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂，脱脂效果良好，粗脱脂在大生产线酸液槽内进行，精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行，酸液配比按二次脱脂工艺配制，详见下表5。

表5二次脱脂工艺及效果

脱脂

HF

HNO₃

温度℃

时间min

规格mm

效果

粗脱脂

8％

15％

50

15

60.3×5.6

内润滑油去除

精脱脂

4％

12％

20

5

60.3×5.6

外表浮油去除

4、热处理

成品热处理在辊底式连续炉上实施，固溶温度1080℃，保温时间12～14min，成品经取样试验，力学性能、腐蚀性能符合技术要求，见下表6。

表6固溶工艺与腐蚀性能

5、其它工序

钢管冷轧、精整(矫直、切管、酸洗等)工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺实施，实施过程顺利，工序质量稳定，未出现对环保和安全方面的影响。

实施例2

钢管规格：φ33.7×5.5mm

主要工艺为：毛坯φ80mm-光坯φ77mm-加热-穿孔φ80×7.5mm-精整-冷轧φ57×6.5mm-二次脱脂-热处理-精整-冷轧φ38×5.5mm-脱脂-热处理-精整-冷拔φ33.7×5.5mm-脱脂-热处理-精整-检验入库。

1、斜轧穿孔

经斜底式加热炉内加热后，在φ100mm二辊斜轧穿孔机上穿孔316Mod不同炉号毛管，按内麻坑控制法要点进行了穿孔生产，穿孔后毛管内表质量良好，见下表7。

表7斜轧穿孔规格及相关参数

2、冷加工

钢管冷加工采用冷轧+冷拔联合生产工艺，冷轧后钢管表面质量较好，但冷拔后表面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实施后，钢管表面无压坑，粗糙度较好，见下表8。

表8相同参数不同方法质量比较

3、二次脱脂

冷加工后各种规格采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂，脱脂效果良好，粗脱脂在大生产线酸液槽内进行，精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行，酸液配比按二次脱脂工艺配制，详见下表9。

表9二次脱脂工艺及效果

脱脂

HF

HNO₃

温度℃

时间min

规格mm

效果

粗脱脂

6％

12％

60

18

33.7×5.5

内润滑油去除

精脱脂

3％

10％

30

8

33.7×5.5

外表浮油去除

4、热处理

成品热处理在辊底式连续炉上实施，固溶温度1100℃，保温时间10～12min，成品经取样试验，力学性能、腐蚀性能符合技术要求，见下表10。

表10固溶工艺与腐蚀性能

5、其它工序

钢管精整(矫直、切管、酸洗等)工序参照普通奥氏体不锈钢生产工艺实施，实施过程顺利，工序质量稳定，未出现对环保和安全方面的影响。

实施例3

钢管规格：φ32×4mm

主要工艺为：毛坯φ80mm-光坯φ77mm-加热-穿孔φ80×7.5mm-精整-冷轧φ57×5mm-二次脱脂-热处理-精整-冷轧φ38×4mm-脱脂-热处理-精整-冷拔φ32×4mm-脱脂-热处理-精整-检验入库。

1、斜轧穿孔

斜底式加热炉内加热后，在φ100mm二辊斜轧穿孔机上穿孔316Mod不同炉号毛管，按内麻坑控制法要点进行了穿孔，穿孔后毛管内表质量良好，见下表11。

表11斜轧穿孔规格及相关参数

2、冷加工

钢管冷加工采用冷轧+冷拔联合生产工艺，轧后钢管表面质量较好，但冷拔后表面质量较差。按表面粗糙度控制法操作要点实施后，钢管表面无压坑，粗糙度较好，见下表12。

表12相同参数不同方法质量比较

3、脱脂

冷加工后各种规格采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺对钢管表面进行了脱脂，脱脂效果良好，粗脱脂在大生产线酸液槽内进行，精脱脂在航空管生产线酸液槽内进行，酸液配比按二次脱脂工艺配制，详见下表13。

表13二次脱脂工艺及效果

脱脂

HF

HNO₃

温度℃

时间min

规格mm

效果

粗脱脂

5％

10％

70

20

32×4

内润滑油去除

精脱脂

2％

8％

40

10

32×4

外表浮油去除

4、热处理

成品热处理在辊底式连续炉上实施，固溶温度1080～1100℃，保温时间10～14min，成品经取样试验，力学性能、腐蚀性能符合技术要求，见下表14。

表14固溶工艺与腐蚀性能

5、其它工序

结合上面具体实施例，本发明的316LMod尿素级不锈钢无缝钢管的制造方法的主要工艺在于：

1、毛管尾部内麻坑控制法。控制管坯(圆钢)直径与长度比值(径长系数)，使管坯在斜轧穿孔过程中顶头开始产生较大温升时结束穿孔，使穿孔毛管尾部获得较好的表面质量。

2、二次脱脂工艺。针对冷轧内润滑油粘度高和油污浮在酸液上面特点，制订特定脱脂工艺，采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺，来保证脱脂质量。

3、钢管表面粗糙度控制法。采用冷轧为主、冷拔为辅的联合生产工艺，即先对毛管冷轧，再对成品规格进行冷轧或冷拔。对冷拔特有的固体润滑剂进行擦除，依靠吸附在钢管表面的润滑薄膜进行外径拔制(外径缩小，壁厚不变)，避免拔制时产生压坑，表面质量得到保证。

4、热处理方法。采用合理的热处理温度(高温氧化影响表面质量)控制成品表面质量，通过保温时间来调整成品晶粒度，达到满足产品表面质量的前题下提高产品耐腐蚀性能。

通过上述实施方式，顺利完成了316LMod尿素管生产，共入库6个规格49351kg。根据本发明的方法制造得到的产品表面质量、力学性能和耐腐蚀性能符合技术要求，具有较好的经济效益和社会效益。

Claims

1.一种不锈钢无缝钢管的制造方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

加热、穿孔、精整、冷轧、脱脂、热处理、精整、冷拔、脱脂、热处理、精整；其中：

冷拔：外径拔制时去除外层固体润滑层，保留内层润滑薄膜，外径收缩率控制在10～22％，变形量控制在12～25％，拔制速度控制在3～5m/min。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述脱脂步骤采用粗脱脂+精脱脂二次脱脂工艺。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，

粗脱脂：酸液为(5～8％)HF+(10～15％)HNO₃，温度为50～70℃，时间为15～20min；

4.根据权利要求1到3中任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述热处理步骤中：固溶温度为1080～1100℃，保温时间为10～14min。