CN103322336A - 一种镍铜合金的制管工艺及镍铜合金无缝钢管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镍铜合金的制管工艺，包括以下步骤：（1）对管坯进行检测，以及第一次酸洗处理；（2）对酸洗过的管坯进行后内窥镜检验、修磨、轧拔变形和去油处理，得到钢管半成品；（3）判断钢管半成品是否已达到成品的要求，如果未达到成品的要求，则进入步骤（4）；否则，转入步骤（5）；（4）进行半成品固溶处理、第二次酸洗处理、轧拔变形和去油处理，返回步骤（2）；其中，所述半成品固溶处理的温度为750℃-950℃；（5）进行成品固溶热处理和成品酸洗，得到无缝钢管；其中，成品固溶热处理的温度为800℃-900℃。本发明节约能源、工序简单，可提高成材率和产品整体质量，尤其是表面质量，使其抗拉强度大于480MPA，屈服强度大于195MPA，伸长率大于35%。

Description

一种镍铜合金的制管工艺及镍铜合金无缝钢管

技术领域

本发明属于无缝钢管制备领域，具体涉及一种镍铜合金的制管工艺及镍铜合金无缝钢管。

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，所以大量用作压力输送、流体气体的管道，如冷热交换、气体、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，还广泛用于制造构件和机械零件，如石油钻杆、传动轴、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，如气瓶瓶体、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。

UNSN04400一种只能通过冷做硬化的固溶合金。它在很宽的温度范围内具有高的强度和韧性并对许多腐蚀环境具有优异抗力。UNSN04400合金大量用在许多领域，尤其是海洋和化工过程。典型的应用为泵、阀；泵和叶轮轴；海洋应用固定件和紧固件；电力和电子部件；弹簧；化工设备；油气和淡水罐；原油静止器；过程容器和管道；锅炉供水加热器和其它热交换器以及除气加热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节约能源、工序简单的镍铜合金的制管工艺，解决了现有技术问题，提高成材率和产品整体质量，尤其是表面质量，使其抗拉强度大于480MPA，屈服强度大于195MPA，伸长率大于35%。本发明还同时提供了一种镍铜合金无缝钢管。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种镍铜合金的制管工艺，用于制造镍铜合金无缝钢管，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对管坯进行检测，以及第一次酸洗处理；

（2）对酸洗过的管坯进行后内窥镜检验、修磨、轧拔变形和去油处理，得到钢管半成品；

（3）判断钢管半成品是否已达到成品的要求，如果未达到成品的要求，则进入步骤（4）；否则，转入步骤（5）；

（4）进行半成品固溶处理、第二次酸洗处理、轧拔变形和去油处理，返回步骤（2）；其中，所述半成品固溶处理的温度为750℃-950℃；

（5）进行成品固溶热处理和成品酸洗，得到无缝钢管；其中，成品固溶热处理的温度为800℃-900℃。

本发明的进一步设置在于，所述酸洗处理中采用的酸洗液为：重量比为1:3的30%氢氟酸和99%硝酸，其余为水；酸洗温度控制在20℃-60℃。

本发明的进一步设置在于，步骤（1）中所述检测包括尺寸检验、表面检验、质量检验和化学成份检验。

本发明的进一步设置在于，所述步骤（5）之后还包括成品检验步骤。

本发明的进一步设置在于，所述成品检验步骤包括表面检验、水压检验、涡流探伤、超声波探伤、晶间腐蚀试验、晶粒度测试、拉伸试验和压扁试验。

本发明还同时提供了一镍铜合金无缝钢管，包含以下组分：

重量百分比为不少于63%的镍Ni；

重量百分比为介于28%至34%的铜Cu；

重量百分比为不超过2.5%的铁Fe；

重量百分比为不超过2%的锰Mn；

重量百分比为不超过0.3%的碳C；

重量百分比为不超过0.5%的硅Si；

重量百分比为不超过0.024%的硫S。

本发明所述的镍铜合金的制管工艺经过多次修模、轧拔变形、去油、固溶热处理、矫直、酸洗等工序，产品品质能够得到保证；同时能够完全达到此钢种包含的优越性能。本发明节约能源、工序简单，可提高成材率和产品整体质量，尤其是表面质量，使其抗拉强度大于480MPA，屈服强度大于195MPA，伸长率大于35%。

附图说明

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的技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1，材料检验S01指对原来进行检验，包含尺寸检验、表面检验、质量检验、化学检验。

第一次酸洗N02，所述酸洗处理中的酸洗液采用30%氢氟酸和99%硝酸，其余的为水，酸洗温度控制在20-60℃。此处的酸洗液，能彻底去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物，表面质量优秀，表面粗糙度Ra≤1.20μm，在内外表面生产一层致密的氧化物薄膜，提高不锈钢抗腐蚀能力。酸洗时间10分钟。

用内窥镜检查N03内孔内表面是否有缺陷。

修磨N04，是将原料上的缺陷（裂纹，发纹等）处打磨掉，便于后续加工设备对无缝钢管进行，提高成材率和内外表面质量。

轧拔变形N05，小变形量λ=1.10-1.40，是指通过用冷轧、冷拔的方法加工原料，使原料形成钢管型的方法，在加工的工程中，可以再冷轧工艺中加入冷轧油，加入冷轧油后，可以有效降低摩擦系数，提供相应的轧制力，轧制能耗低，获得满意的轧制系数；使表面光亮度高、轧延厚度均匀；冷却效果好，能迅速带走轧制热，保护轧辊及轧件；有短期的防锈性能，可提供轧件临时防锈保护。冷拔就是在不加热的情况下对金属用冷拔机拔长，拔前也需要润滑。冷轧和冷拔都不需要加热，使工艺不用在高温下进行，节约能源。

去油N06，因为轧拔变形中常需要润滑、加入冷轧油等辅助材料，所以需要一个将这些辅助的油去除，方便后续生产，提高表面质量。

连续轧拔变形N07指在N05的变形基础上，利用金属本身性能再次进行变形加工。节省中间固溶热处理与酸洗的次数，达到节能、节省时间的效果。

中间品固溶热处理N08指将中间品加热至介于750℃至950℃之间，中间品比成品固溶温度稍高一些，保温时间长些，保持一定的时间后，快速水冷却到室温的操作。在此温度下进行固溶热处理，有助于提升钢管的品质。经过中间品固溶热处理步骤后，无缝钢管的硬度会比较低，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，而且在后续的加工过程中硬度也会不断加强。使得钢管成分均与化，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。

矫直N09是指对无缝钢管的形状缺陷进行的矫正，使轧拔变形步骤后进行热处理，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，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N10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。本发明实施例中使用的所述酸洗处理中得酸洗液采用重量比为1：3的30%氢氟酸和99%硝酸，其余的为水，酸洗温度控制在20-60℃。此处的酸洗液，能彻底去除钢管表面上的氧化皮和锈蚀物，表面质量优秀，表面粗糙度Ra≤1.20um，使内外表面生成一层致密的氧化物薄膜，提高不锈钢的抗腐蚀能力。酸洗时间为10分钟。

成品固溶热处理N11，成品固溶热处理N11是指将无缝钢管加热至介于800℃至950℃之间，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。经过上述半成品和成品的固溶热处理后，尤其在适宜的温度下，制造的钢管能充分发挥词钢种的优异性能。

成品定切N12是将无缝钢管切成要求的尺寸。

成品酸洗N13是对无缝钢管利用酸洗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N10后，可能还是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N14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、水压检验、无损检验、晶间腐蚀检验、晶粒度测拉伸试验、扩口试验、压扁试验、碳硫分析等试验。

本发明实施例中制作的镍铜合金钢管，主要采用牌号为UNSN04400的镍铜合金，UNSN04400的镍铜合金属高镍、高铜耐酸钢。具有很好的活化-钝化转变能力，耐腐蚀性能极好，在非氧化性酸如硫酸、醋酸、甲酸、磷酸中具有很好的腐蚀性，在中性含氯离子截止中具有很好的抗点蚀性，同时具有良好的抗缝隙腐蚀及抗应力腐蚀性能。适用于70℃以下各种浓度硫酸，在常压下耐任何浓度、任何温度的醋酸及甲酸与醋酸的混合酸中得耐腐蚀性也很好。

耐腐蚀性：由于UNSN04400镍含量是很高的（最小63%），因此在一般热处理和焊接的情况下，不会有碳化物析出。这样消除了一般热处理和焊接后出现在晶间腐蚀的危险。由于高的铬镍钼含量，并且添加了铜元素，因此UNSN04400即使在还原性环境中，如硫酸和甲酸中也可以被钝化。高的镍含量使其在活性状态下也有较低的腐蚀速度。在0-98%的浓度范围内纯硫酸中，UNSN04400的使用温度可高达40摄氏度。在0-85%浓度范围内的纯磷酸中，其抗腐蚀性能是非常好的。在湿法工艺生产的工业磷酸中，杂质对抗腐蚀性能有很强的影响。在所有各种磷酸中，UNSN04400抗腐蚀性能优于普通的不锈钢。在强氧化性的硝酸中，UNSN04400于不含钼的高合金化的钢种相比，抗腐蚀性能较低。在盐酸中，UNSN04400的使用仅限于较低的浓度1-2%。在这个浓度范围内，UNSN04400的抗腐蚀性能好于常规不锈钢。UNSN04400刚具有很高的抗点腐蚀能力。在氯化物溶液中其抗缝隙腐蚀能力也是很好的。UNSN04400的高镍含量，降低了在麻坑和缝隙处的腐蚀速度。普通的奥氏体不锈钢在温度高于60摄氏度时，在一个富氯化物的环境中对应力腐蚀可能是敏感的，通过提高不锈钢的镍含量，可以降低这种敏化性。由于高的镍含量，镍铜合金在氯化物溶液，浓缩的氢氧化物溶液和富硫化氢的环境中，具有很高的抗应力腐蚀破裂能力。

镍铜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，如石化设备中的反应器等；

2、硫酸的储存与运输设备，如热交换器等；

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、挡门板、内件、喷淋系统等；

4、海水处理装置，海水热交换器，造纸工业设备，硫酸、硝酸设备，制酸、制药工业及其化工设备、压力容器，食品设备等；

5、制药厂：离心机，反应器等。

下面结合附图1消息介绍无缝钢管的制造过程，无缝钢管的原料生产前需进行材料检验N01，用于保证原料的品质，确保后续生产的良率；经过材料检验N01合格的无缝钢管原料进行第一次酸洗N02，用于洗除原料上的氧化物，便于后续加工；经过第一次酸洗N02后依次开始步骤内窥镜检查N03、修磨N04、轧拔变形N05、去油N06，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，则进行连续轧拔变形N07、中间品固溶热处理N08、矫直N09、酸洗N10，然后再次进行修磨N04、轧拔变形N05，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N11、矫直N09、成品定切N12、成品酸洗N13,，需要特别提及的是，可根据生产的需要设定循环重复多次连续轧拔变形N07、中间品固溶热处理N08、矫直N09、酸洗N10、修磨N04、轧拔变形N05，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N14后，可以根据需要设定是否需要进行成品检验N14，而成品检验N14的项目也可以根据不同的需要设定。

本发明中的中间品固溶热处理和成品固溶热处理的温度介于750摄氏度至950摄氏度之间，其中，中间品固溶人处理的温度介于750摄氏度至950摄氏度之间；成品固溶热处理的温度介于800摄氏度至900摄氏度之间，中间品固溶热处理和成品固溶热处理的最佳热处理温度为830此温度有以下优点：（1）使钢丝组织和成分均匀一致，这对原料尤其重要，因为热扎线材各段的轧制温度和冷却速度不一样，造成组织结构不一致。在高温下原子活动加剧，o相溶解，化学成分趋于均匀，快速冷却后就获得均匀的单相组织。（2）消除加工硬化，以利于继续冷加工。通过固溶处理，歪扭的晶格恢复，伸长和破碎的晶粒重新结晶，内应力消除，钢管的抗拉强度下降，伸长率上升。（3）恢复合金固有的耐蚀性能。由于冷加工造成碳化物析出，晶格缺陷，使不锈钢耐蚀性能下降。固溶处理后钢管的耐蚀性能恢复到最佳状态。

需要特别提及的是，本实施例中采用上述制备工艺制备的镍铜合金无缝钢管的组分包含：

重量百分比为不少于63%的镍Ni

重量百分比为介于28%至34%的铜Cu

重量百分比为不超过2.5%的铁Fe

重量百分比为不超过2%的锰Mn

重量百分比为不超过0.3%的碳C

重量百分比为不超过0.5%的硅Si

重量百分比为不超过0.024%的硫S

使用镍铜合金，使无缝钢管具有良好的耐腐蚀性能，抗缝隙腐蚀及抗应力腐蚀性能性能。

通过上述实施方式，不难看出本发明是一种节约能源，工序简单的镍铜合金的制管工艺，本发明专利重要解决UNSN04400的生产问题，提高产品的成材率和表面质量和技术含量，使其抗拉强度大于480MPA，屈服强度大于195MPA，伸长率大于35%。

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 (6)

1.一种镍铜合金的制管工艺，用于制造镍铜合金无缝钢管，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对管坯进行检测，以及第一次酸洗处理；

（2）对酸洗过的管坯进行后内窥镜检验、修磨、轧拔变形和去油处理，得到钢管半成品；

（3）判断钢管半成品是否已达到成品的要求，如果未达到成品的要求，则进入步骤（4）；否则，转入步骤（5）；

（4）进行半成品固溶处理、第二次酸洗处理、轧拔变形和去油处理，返回步骤（2）；其中，所述半成品固溶处理的温度为750℃-950℃；

（5）进行成品固溶热处理和成品酸洗，得到无缝钢管；其中，成品固溶热处理的温度为800℃-900℃。

2.根据权利要求1所述的镍铜合金的制管工艺，其特征在于：

所述酸洗处理中采用的酸洗液为：重量比为1:3的30%氢氟酸和99%硝酸，其余为水；酸洗温度控制在20℃-60℃。

3.根据权利要求1所述的镍铜合金的制管工艺，其特征在于：

步骤（1）中所述检测包括尺寸检验、表面检验、质量检验和化学成份检验。

4.根据权利要求1所述的镍铜合金的制管工艺，其特征在于：

所述步骤（5）之后还包括成品检验步骤。

5.根据权利要求4所述的镍铜合金的制管工艺，其特征在于：

所述成品检验步骤包括表面检验、水压检验、涡流探伤、超声波探伤、晶间腐蚀试验、晶粒度测试、拉伸试验和压扁试验。

6.一镍铜合金无缝钢管，其特征在于，包含以下组分：

重量百分比为不少于63%的镍Ni；

重量百分比为介于28%至34%的铜Cu；

重量百分比为不超过2.5%的铁Fe；

重量百分比为不超过2%的锰Mn；

重量百分比为不超过0.3%的碳C；

重量百分比为不超过0.5%的硅Si；

重量百分比为不超过0.024%的硫S。

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