CN103542184A

CN103542184A - 一种大口径不锈钢薄壁管

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Publication number: CN103542184A
Application number: CN201310442964.7A
Authority: CN
Inventors: 朱兴康
Original assignee: Ningbo Gang Hui Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Ningbo Gang Hui Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: CN103542184B

Abstract

本发明提供了一种大口径不锈钢薄壁管，属于管道技术领域。它解决了现有的雨水管和烟囱管重量及体积大、使用寿命短、安装麻烦的问题。本大口径不锈钢薄壁管包括呈圆筒状的管体，所述管体采用不锈钢材料制成且管体壁厚为0.25mm～0.6mm，所述管体上轴向均匀分布有若干加强筋，所述的管体上具有波纹部，所述波纹部由若干紧密排列的环状弧形凸起组成。本大口径不锈钢薄壁管具有安全卫生、使用寿命长、重量轻、耐腐耐蚀的优点。

Description

一种大口径不锈钢薄壁管

技术领域

本发明属于管道技术领域，涉及一种不锈钢管，特别是一种适用于建筑物户外排水及锅炉、采暖炉排烟用的大口径薄壁不锈钢管。

背景技术

目前，PVC塑料管为建筑物户外雨水管的主要部件。PVC塑料管材许多方面存在自身不可克服的缺陷：(1)PVC塑料管遇撞击易碎裂，为可燃物，存在一定的安全隐患；(2)抗寒性能差，在寒带地区，PVC塑料管管易碎裂，该人们生活造成很大不便，即使在热带和亚热带地区PVC管容易受阳光紫外线照谢，加速老化；(3)PVC塑料管雨水接口弯头处易漏水，维修和调换不便；(4)、PVC塑料管普遍采用直筒圆形设计，用卡箍固定后有滑落的可能性；(5)PVC最大的缺点：它对人类和环境都有毒害。包装膜生产PVC的时候，工人和生活在PVC工厂附近的人都会接触到氯乙烯，这是一种致癌物质。今研究表明PVC在使用过程中会掉落某些有毒的添加成分。PVC内一些有毒添加剂和增塑剂，可能渗出或气化；部份添加剂会干扰生物内分泌(影响生殖机能)，部份可增加致癌风险；焚烧PVC垃圾时，还会和生产过程一样产生二恶英。二恶英是高度毒性物质，可能导致癌症和其它病症的发生；同时它也会成为全球性的威胁，因为它能在环境中大范围散布，并无法消散。

而在传统民用采暖炉烟囱管，多数有铁管、白铁皮、水泥管制成。铁管、白铁皮采暖炉烟囱容易被氧化腐蚀，跟不锈钢烟囱相比使用寿命更短。铁管、白铁皮采暖炉烟囱相对来说1～2年时间就要更换一次，不锈钢薄壁烟囱至少10年都不需要更换甚至更长时间。铁管、白铁皮被氧化后，或者安装过程中转弯接头密封性不强，往往造成有毒气体外泄，对人体造成一定的危害。白铁皮烟囱的抗压性差，白铁皮烟囱在一个成人的站立下会变扁。水泥管制成的采暖炉烟囱，重量跟体积都较大，安装比较麻烦，且没有密封弯头连接，散热性差，在高温容易烧裂。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种安全卫生、使用寿命长、重量轻、耐腐耐蚀、应用范围广的大口径不锈钢薄壁管。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种大口径不锈钢薄壁管，包括呈圆筒状的管体，其特征在于，所述管体采用不锈钢材料制成且管体壁厚为0.25mm～0.6mm，所述管体上轴向均匀分布有若干加强筋，所述的管体上具有波纹部，所述波纹部由若干紧密排列的环状弧形凸起组成。

在上述的大口径不锈钢薄壁管中，所述的管体一端具有同轴心设置的扩口部且所述的扩口部内径略大于管体管径。

在上述的大口径不锈钢薄壁管中，所述的管体两端均具有上述的扩口部。

在上述的大口径不锈钢薄壁管中，所述的加强筋呈环状且向外凸起，并与所述的管体连为一体。

在上述的大口径不锈钢薄壁管中，相邻的两加强筋之间间距为20mm～2000mm。

在上述的大口径不锈钢薄壁管中，所述的管体口径为65mm～160mm。

本发明的另一个目的在于提供一种大口径不锈钢薄壁管，该大口径不锈钢薄壁管可由300系列和400系列的不锈钢制成。

其中一种由400系列的不锈钢制成的大口径不锈钢薄壁管，其成分及其质量百分比为：碳(C)：0.006-0.03重量％，铬(Cr)：17.8-18.3重量％，硅(Si)：0.2-1.0重量％、锰(Mn)：0.3-1.0重量％，氮(N)：0.01-0.05重量％，钛(Ti)：0.3-0.5重量％，铌(Nb)：0.3-0.5重量％，磷(P)：0.015-0.04重量％，硫(S)：0.002-0.02重量％，余量为铁(Fe)。

本发明的大口径不锈钢薄壁管以400系列中的441不锈钢为基体，通过调整各元素之间的质量百分比，使各元素产生良好的协同作用，通过降低C含量，添加N、Ti、Nb等元素使不锈钢中铬的碳化物转而形成Ti和Nb的碳化物并细化不锈钢的晶粒，从面提高本发明的大口径不锈钢薄壁管的机械性能和抗腐蚀性能。又通过锰与氮等元素复合加入大口径不锈钢薄壁管中，达到取代镍，降低生产成本的作用。

其中碳上固溶强化原理上对增加材料的强度有利的元素，但碳含量过高时，与碳形成碳化物的Cr的量也增加，因此固溶Cr含量减少，不仅会降低大口径不锈钢薄壁管的耐腐蚀性能，还会降低其延展性和韧性，影响冷加工时的塑性，因此，本发明将碳控制在0.06-0.03重量％之间。

铬是不锈钢中最主要的元素，是提高对大多数腐蚀类型的耐受性的极活性的元素，是不锈钢获得不锈性、耐腐蚀性的重要元素。高含量的铬进一步导致在不锈钢中具有极好的氮溶解性，因此是需要保持尽可能高的铬含量以改进抗腐蚀性。为了得到极好的耐腐蚀性，铬的含量至少应为17.5重量％，然而过高含量的铬增加了金属间沉淀的趋势，因此铬含量应当限制在17.8-18.3重量％，从而保证大口径不锈钢薄壁管有良好的不锈耐腐蚀性。

Si是通过固溶强化而提高母相的强度元素，为了得到作为构成高强度不锈钢管的母材的不锈钢的有效的强度，需要0.2％以上。但是若Si含量超过1.0重量％，则固溶强化作用饱和，同时促进了铁素体的形成，导致延展性和韧性降低。因此，本发明大口径不锈钢薄壁管中需要将其含量控制在0.2-1.0重量％。

锰可提高氮在不锈钢中的溶解度，本发明通过锰与氮等元素复合加入大口径不锈钢薄壁管中，达到取代镍，降低生产成本的作用。此外，锰可与含量较高的硫结合生成硫化锰，作为点腐蚀的起始点。因此，本发明大口径不锈钢薄壁管锰的含量应当限制在一个有价值的范围为0.3-1.0重量％。

氮属于固溶强化元素，可提高不锈钢的强度并不损害不锈钢的塑性和韧性，还可增加不锈钢的耐腐蚀性和组织稳定性。当氮含量超过0.05重量％时，由于超过N在熔体中的熔解性，孔隙度增加，对不锈钢的生产加工工艺及冷成型有不利影响。故本发明大口径不锈钢薄壁管的氮含量控制在0.01-0.05重量％，可延缓碳化物的析出，使其耐晶腐蚀性能得到改善。

Nb、Ti是使晶粒微细化、进而分别生产析出物从而提高强度的元素，但若Nb、Ti的各含量超过0.5重量％，则由于金属间化合物的生成而导致韧性降低。因此Nb、Ti的各含量控制在0.3-0.5重量％。

P是导致耐蚀性降低的元素，因为P的含量越小越好，但若极端地降低P的含量，则制造成本高涨，因此作为实质上不产生不良影响的范围，使P的含量的控制在0.015-0.04重量％。

S是热压延时在晶界偏析而使热加工性降低并引起热加工裂纹和表面粗糙等的元素。另外，若存在大量的S，会与Mn形成MnS，对对不锈钢的耐蚀性产生不良影响。因此，S的含量越少越好，但若极端地降低S的含量，则制造成本高涨，因此作为实质上不产生不良影响的范围，使S的含量控制在0.002-0.02重量％。

作为优选，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.02重量％，铬(Cr)：18.0重量％，硅(Si)：0.8重量％、锰(Mn)：0.7重量％，氮(N)：0.03重量％，钛(Ti)：0.4重量％，铌(Nb)：0.4重量％，磷(P)：0.02重量％，硫(S)：0.01重量％，余量为铁(Fe)。

作为优选，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.008重量％，铬(Cr)：18.3重量％，硅(Si)：0.3重量％、锰(Mn)：0.3重量％，氮(N)：0.05重量％，钛(Ti)：0.3重量％，铌(Nb)：0.5重量％，磷(P)：0.022重量％，硫(S)：0.002重量％，余量为铁(Fe)。

作为优选，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.01重量％，铬(Cr)：18.0重量％，硅(Si)：0.39重量％、锰(Mn)：0.70重量％，氮(N)：0.012重量％，钛(Ti)：0.5重量％，铌(Nb)：0.45重量％，磷(P)：0.015重量％，硫(S)：0.02重量％，余量为铁(Fe)。

本发明的大口径不锈钢薄壁管还可由300系列的不锈钢加工而成。作为优选，所述的300系列的不锈钢为304不锈钢，316不锈钢。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、管体整体采用不锈钢材料一次成型制成，不锈钢材料制成的管体具有优异的耐腐蚀性能，耐水流腐蚀，无有害物质析出；同时管体内壁光滑，雨水阻小，质量轻。

2、管体上所有弯曲部分均由管体上的波纹部构成，波纹部由多个紧密排列的环状弧形凸起组成，这样使得波纹部具有较大的轴向压缩和拉伸量，使波纹部在直筒状的管体时起到等同于加强筋的作用，在管体弯曲时起到过渡作用，改善薄壁管受压后易变形和瘪塌的问题，保证弯曲部分保持圆形截面。

3、管体上具有连为一体的加强筋且加强筋轴向均匀分布在管体上，加强筋采用扩张加筋技术形成，加强筋能使管子更坚硬耐压(0.4MM厚度的薄璧不锈钢管在加筋后其硬度相当于1.2MM厚度管)，大大改善了薄壁管受压后易变形和瘪塌的问题。

4、本发明的大口径不锈钢薄壁管通过合理配伍，不锈钢薄壁管加入Ti、Nb等元素，细化晶粒，使大口径不锈钢薄壁管具有极好的抗腐蚀性能和机械性能。

5、本发明的大口径不锈钢薄壁管通过复合加入锰与氮等元素，达到取代镍，从而降低生产成本的作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明安装有卡箍时的结构示意图。

图3是本发明安装有卡箍时另一种状态的结构示意图。

图4是本发明第二种形状的结构示意图。

图5是本发明第三种形状的结构示意图。

图中，1、管体；2、加强筋；3、波纹部；31、环状弧形凸起；4、扩口部；5、卡箍。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本大口径不锈钢薄壁管包括呈圆筒状的管体1，管体1壁厚为0.25mm～0.6mm，优选的，管体1薄厚为0.4mm最佳；管体1口径为65mm～160mm，优选的，管体1口径为100mm最佳。

管体1采用不锈钢材料制成，不锈钢材料制成的管体1具有优异的耐腐蚀性能，耐水流腐蚀，无有害物质析出；同时管体1内壁光滑，雨水阻小，质量轻。

进一步的，在管体1上轴向均匀分布有多个加强筋2，相邻的两加强筋2之间的间距为20mm～2000mm，具体数据可根据客户需求进行调整。加强筋2呈环状且向外圆弧凸起，并与管体1连为一体，具体的说，加强筋2采用扩张加筋技术在管体1上直接形成，加强筋2的两端面与管体1外壁相连。

目前常用大口径不锈钢薄璧管为直筒管，为了保证管子的强度，其厚度主要为0.8MM以上，而且该管在口径大于50MM的话，在弯头连接上存在难度，一般弯头部分采用焊接技术，人工与时间消耗大，成本高。而本不锈钢管的壁厚只有0.4mm，采用该尺寸主要是为了降低生产成本。由于管体1本身壁厚较薄，口径又较大，管体1的同心度难以得到保证，而且在承受外部外力时管体1会变形及瘪塌，影响各管体1之间的连接及畅通，通过在管体1上添加加强筋2，可以增强管体1的抗压性，使管体1更坚硬耐压(0.4mm厚度的薄璧不锈钢管在加筋后其硬度相当于1.2mm厚度管)，管体1的同心度得到保证，不管管体1多长，均能保持管体1整体圆形截面，大大改善了薄壁管受压后易变形和瘪塌的问题。

加强筋2的作用不仅在于增强管体1的抗压性，而且在将本大口径不锈钢薄壁管应用于建筑物户外雨水管时，由于雨水管一般都是圆筒形状且垂直安装在户外墙壁上，为了能将雨水管固定住，通常在管子上安装有一固定在墙上的卡箍5，原有卡箍5安装方式只是简单的将卡箍5卡扣在管子光滑的外壁上，并不能固定住管子上下位置，在管子断裂时，管子余下部分容易滑落下来，此时雨水管失去通水功能。如图2所示，通过将卡箍5安装在加强筋2上，加强筋2起到一个支撑点的作用，使得卡箍5在周向及轴向方向上均可固定住管体1，可以保证管体1在断裂时，卡箍5依旧能将管体1固定在墙上，管体1上下依旧畅通，使其通水功能不受影响。

也可以如图3所示，将卡箍5扣接在两相邻的加强筋2之间，此时该相邻的两加强筋2之间的间距保证卡箍5能恰好扣接在上面，此结构也能达到上述效果。

进一步的，在管体1上具有波纹部3，波纹部3由多个紧密排列的环状弧形凸起31组成，环状弧形凸起31同样采用扩张加筋技术形成，只是单个环状弧形凸起31的宽度小于加强筋2的宽度，因此，波纹部3在直筒状的管体1上的作用等同于加强筋2。波纹部3还具有另一作用，如图4所示，当管体1呈L字形时，管体1弯曲部分由波纹部3完成，这是由于本管体1的壁厚本身很薄，壁厚只有0.4mm，若直接对管体1直筒部分进行弯曲，管体1壁厚在弯曲拉伸过程中会变得更薄直至管体1破裂，而且管体1弯曲部分也会变形，无法保持原有的圆形截面，通道变窄，从而影响管子原有的排水排烟效果。因此通过波纹部3使得本管体1在对波纹部3进行弯曲处理时，环状弧形凸起31随着波纹部3被弯曲而逐渐伸展开来，这样使得波纹部3具有较大的轴向压缩和拉伸量，保证弯曲部分保持圆形截面。

同时波纹部3与管体1连为一体，这样使得当波纹部3弯曲后，特别是将本薄壁管应用于烟囱管上时，从采暖炉的接入端到室外的排出端，都可以采用本薄壁管一根直接完成，途中管体1需要转弯弯曲位置均由波纹部3直接完成，无需安装接头等连接部件，密封性好(漏气度为0)，安全性高，排气散热效果更佳。

波纹部3的数量由管体1需要弯曲几次所决定，也就是说本不锈钢薄壁管在需要弯曲时只可在该管体1的波纹部3上实行，以避免上述问题，解决了大口径薄璧不锈钢管弯曲难的问题。

进一步的，在管体1一端具有同轴心设置的扩口部4且扩口部4内径略大于管体1管径。由于管体1长度不会无限长，同时为了方便存储及运输，在制造本不锈钢薄壁管时，在原管体1端口部处采用扩张方式直接形成扩口部4，扩口部4口径与管体1管径之间的管径之差等同于或略小于管体1壁厚，保证另一根不锈钢管能过盈配合插固在扩口部4上。

进一步的，管体1两端均具有上述的扩口部4，这样使得本管体1两端均可连接其他不锈钢管。

实施例1：如图1所述，该大口径不锈钢薄壁管呈直筒状，主要用于雨水管，也可以适用于烟囱管和布线管。

制备用于雨水管的大口径不锈钢薄壁管

选用如下成分及质量百分比的不锈钢：碳(C)：0.02重量％，铬(Cr)：18.0重量％，硅(Si)：0.8重量％、锰(Mn)：0.7重量％，氮(N)：0.03重量％，钛(Ti)：0.4重量％，铌(Nb)：0.4重量％，磷(P)：0.02重量％，硫(S)：0.01重量％，余量为铁(Fe)，用现有技术中普通的不锈钢管的生产工艺：进料坯料、压延、退火、卷条成管、焊接、水冷切、焊缝打磨、成型制得用于雨水管的大口径不锈钢薄壁管。其中，卷条成管中管体1的加强筋2及弯曲的波纹部3均采用普通扩张加筋技术加工形成的，管体1端口扩口部4采用普通的扩张技术加工形成。

用于雨水管的大口径不锈钢薄壁管具有内壁光滑，雨水阻非常小质量轻，安装维修方便、抗冲击性强的优点。

实施例2：如图4所述，该大口径不锈钢薄壁管呈L字形，主要用于布线管，也可以适用于雨水管和烟囱管。

制备用于布线管的大口径不锈钢薄壁管

选用如下成分及质量百分比的不锈钢：碳(C)：0.008重量％，铬(Cr)：18.3重量％，硅(Si)：0.3重量％、锰(Mn)：0.3重量％，氮(N)：0.05重量％，钛(Ti)：0.3重量％，铌(Nb)：0.5重量％，磷(P)：0.022重量％，硫(S)：0.002重量％，余量为铁(Fe)，用现有技术中普通的不锈钢管的生产工艺：进料坯料、压延、退火、卷条成管、焊接、水冷切、焊缝打磨、成型制得用于布线管的大口径不锈钢薄壁管。其中，卷条成管中管体1的加强筋2及弯曲的波纹部3均采用普通扩张加筋技术加工形成的，管体1端口扩口部4采用普通的扩张技术加工形成。

用于布线管的大口径不锈钢薄壁管具有更强的耐腐蚀，抗风化特点，且更加经久耐用。

实施例3：如图5所述，该大口径不锈钢薄壁管呈Z字形，主要用于烟囱管，也可以适用于雨水管和布线管。

制备用于烟囱管的大口径不锈钢薄壁管

选用如下成分及质量百分比的不锈钢：碳(C)：0.01重量％，铬(Cr)：18.0重量％，硅(Si)：0.39重量％、锰(Mn)：0.70重量％，氮(N)：0.012重量％，钛(Ti)：0.5重量％，铌(Nb)：0.45重量％，磷(P)：0.015重量％，硫(S)：0.02重量％，余量为铁(Fe)，用现有技术中普通的不锈钢管的生产工艺：进料坯料、压延、退火、卷条成管、焊接、水冷切、焊缝打磨、成型制得用于烟囱管的大口径不锈钢薄壁管。其中，卷条成管中管体1的加强筋2及弯曲的波纹部3均采用普通扩张加筋技术加工形成的，管体1端口扩口部4采用普通的扩张技术加工形成。

用于烟囱管的大口径不锈钢薄壁管具有耐腐蚀性、耐热性、机械性能良好，深冲压、弯曲等常温加工性能更好，热处理后不会硬化等优点，健康、安全、节能、环保。

本发明上述三个实施例制得的大口径不锈钢薄壁管所表现出的机械性能如表2所示。

表1：本发明大口径不锈钢薄壁管与对比例机械性能对照表

表1中，对比例为400系列中443不锈钢的标准机械性能与材料特性。

由表1可以看出，本发明制得的大口径不锈钢薄壁管的机械性能较普通不锈钢中的443不锈钢有较大的提高，机械性能较优异。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种大口径不锈钢薄壁管，包括呈圆筒状的管体，其特征在于，所述管体采用不锈钢材料制成且管体壁厚为0.25mm～0.6mm，所述管体上轴向均匀分布有若干加强筋，所述的管体上具有波纹部，所述波纹部由若干紧密排列的环状弧形凸起组成。

2.根据权利要求1所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的管体一端具有同轴心设置的扩口部且所述的扩口部内径略大于管体管径。

3.根据权利要求2所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的管体两端均具有上述的扩口部。

4.根据权利要求1或2或3所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的加强筋呈环状且向外凸起，并与所述的管体连为一体。

5.根据权利要求1或2或3所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，相邻的两加强筋之间间距为20mm～2000mm。

6.根据权利要求1或2或3所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的管体口径为65mm～160mm。

7.一种大口径不锈钢薄壁管，其特征在于：所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.006-0.03重量％，铬(Cr)：17.8-18.3重量％，硅(Si)：0.2-1.0重量％、锰(Mn)：0.3-1.0重量％，氮(N)：0.01-0.05重量％，钛(Ti)：0.3-0.5重量％，铌(Nb)：0.3-0.5重量％，磷(P)：0.015-0.04重量％，硫(S)：0.002-0.02重量％，余量为铁(Fe)。

8.根据权利要求7所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.02重量％，铬(Cr)：17.8重量％，硅(Si)：1.0重量％、锰(Mn)：1.0重量％，氮(N)：0.03重量％，钛(Ti)：0.4重量％，铌(Nb)：0.4重量％，磷(P)：0.04重量％，硫(S)：0.02重量％，余量为铁(Fe)。

9.根据权利要求7所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.008重量％，铬(Cr)：18.3重量％，硅(Si)：0.3重量％、锰(Mn)：0.3重量％，氮(N)：0.05重量％，钛(Ti)：0.3重量％，铌(Nb)：0.5重量％，磷(P)：0.022重量％，硫(S)：0.002重量％，余量为铁(Fe)。

10.根据权利要求7所述的大口径不锈钢薄壁管，其特征在于，所述的大口径不锈钢薄壁管的成分及其质量百分比为：碳(C)：0.01重量％，铬(Cr)：18.0重量％，硅(Si)：0.39重量％、锰(Mn)：0.70重量％，氮(N)：0.012重量％，钛(Ti)：0.5重量％，铌(Nb)：0.45重量％，磷(P)：0.015重量％，硫(S)：0.02重量％，余量为铁(Fe)。