CN103981422A - 825合金管材大变形加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种825合金管材大变形加工工艺，其依次包括以下步骤：挤压荒管精整-开坯冷轧-中间脱脂清洗-中间退火-中间品矫直-中间切管与修磨-最终冷轧-成品脱脂清洗-成品退火-成品矫直-无损检测-理化检测-成品定切；所述中间退火温度985－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；在所述开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形开坯冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0；在所述最终冷轧中，相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0。本发明的825合金管材大变形加工工艺，其用于中小口径、超长度的825合金管材的制造，能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

Description

825合金管材大变形加工工艺

技术领域

本发明涉及合金管材加工技术领域，更具体的说涉及一种用于825合金管材大变形加工工艺。

背景技术

825合金是一种添加了Mo、Cu和Ti的Ni-Fe-Cr系奥氏体合金；其比较高的Cr，Ni，Mo，Cu含量使该合金在中等氧化性环境及中等还原性环境中均有很好的耐蚀性能，在该合金中Ni、Mo、Cu的添加大大提高了其在还原性介质中的耐蚀性能，而较高的Cr含量使其适用于氧化性更强的环境中，如热的浓硝酸中，较高的Ni含量能提供较好的抗氯离子应力腐蚀性能，同时，该合金中的Cu和Mo也提供了较好的抗点腐蚀能力。该合金的的这些特点，使得该合金具有较强的抗腐蚀性能，使其在石油、化工、酸处理、核燃料后处理、放射性废物处理等领域大量应用，特别是在石油化工领域，825合金管材的使用较为普遍，而且随着工业技术的发展，市场对中小口径（外径小于30mm）、超长度（长度大于25米）的825合金管材需求越来越大。

但是，现有的825合金的中小口径（外径小于30mm）、超长度（长度大于25米）的管材的制造，成本高、效率低、合格率不够高。

发明内容

本发明的目的是提供针对现有技术的不足之处，提供一种825合金管材大变形加工工艺，其用于中小口径、超长度的825合金管材的制造，能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下： 825合金管材大变形加工工艺，其依次包括以下步骤：挤压荒管精整-开坯冷轧-中间脱脂清洗-中间退火-中间品矫直-中间切管与修磨-最终冷轧-成品脱脂清洗-成品退火-成品矫直-无损检测-理化检测-成品定切；所述中间退火温度985－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；在所述开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形开坯冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0；在所述最终冷轧中，相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0。

  申请人经过反复的研究以及实验之后发现，由于825合金具有较高的强度，通常退火态管材室温屈服强度超过300MPa，抗拉强度超过700MPa，冷轧态管材屈服强度超过900MPa，冷轧态管材抗拉强度超过1000MPa，因此在现有的制造过程中825合金管材冷加工变形量通常较小，相对变形量几乎没有超过65%，延伸系数没有超过3.5的；另外，由于825合金高温强度相对较高，采用传统的热穿孔工艺很难得到表面质量理想的管材坯料，必须采用热挤压供坯。而目前热挤压合适的供坯规格通常较大，一般外径均超过60mm；因此目前825合金冷轧无缝管均采用多道次、小变形的冷轧工艺方案。对生产超长中小口径825合金无缝管，而采用这样的工艺进行生产，存在以下的不足之处：

相对变形量较小，变形道次多。由于变形量小，延伸系数通常不超过3.5，因此对于生产口径20mm以下的管材，冷轧道次必须在3道以上，有时甚至超过4道次，花费的时间长，效率低下，成本高；由于变形道次多，延长了生产周期，增加了生产成本，质量风险，因为增加了加工道次的同时，也增加了生产过程中的质量风险；例如，由于延伸系数小，对于25米以上的超长管成品，必须要求中间管长度在8米以上，给中间管的清洗、热处理以及酸洗等工序增加了难度；对于8米长的中间管，若内表面清洗不干净，则热处理过程中会造成内表面变色；而热处理后内表面氧化皮的处理也给酸洗工序带来极大难度；且中间管内表面一旦发现质量问题，基本不可能有效去除。为此，本申请人针对性的对现有技术进行了改变，增加变形量，并且针对性的对中间退火工艺进行了改进，以保证大变形量加工的顺利进行，中间退火反常规的提高了退火的温度，将本领域内常用的980℃以下的退火温度，提升为985-1080℃，退火之后，合金管材组织均匀，无析出相存在，并且具有较好的塑性，为后续大变形创造了良好的组织和性能条件；进而减少加工道次，缩短生产周期，降低生产成本；并且提高了管材的合格率。

作为优选，所述开坯冷轧中，送进量范围2.5－4.5毫米/次，轧制速度60－80次/分钟；相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0。

作为优选，所述最终冷轧设置送进量范围2.0－4.0毫米/次，轧制速度100－200次/分钟；相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0。

作为优选，所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成。

作为优选，所述中间退火先低温退火，以985－1005℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1005－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1070℃温度退火，网带输送速度350－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度350-450毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1070-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以988℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。

作为优选，所述成品退火温度950－980℃，网带速度350－550毫米/分钟。

825合金管材的中间退火和成品退火均采用连续网带式氢保护光亮炉进行；由于825合金为镍-铬-铁耐蚀合金，其高温氧化环境下生成的氧化皮较为致密，普通酸洗工艺很难彻底去除。如果中间管内表面存在氧化皮，在大变形冷轧工艺条件下，会严重削弱内表面润滑效果，使最终冷轧时管材内表面出现轧毛、凹坑、麻点等缺陷，对后续加工成品质量产生严重不良影响，而本申请采用的氢保护光亮退火可确保中间管材内外表面无氧化皮，从而免去了中间酸洗去氧化皮工序，并且中间管内外表面均不会产生氧化皮，对后续大变形冷轧加工有利。

作为优选，所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.01-0.02，Si ≤0.45，Mn≤0.80，P≤0.25，S≤0.15,Cr：19.50-23.50，Mo：2.50-3.50，Ti：0.60-1.20，Cu：1.50-3.00，Ni：38.0-46.0，Al≤0.20，余量为Fe。

作为优选，所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.015，Si ≤0.26，Mn≤0.38，P≤0.19，S≤0.0005,Cr：21.57，Mo：3.19，Ti：0.8，Cu：2.26，Ni：41，Al≤0.10，余量为Fe。

作为优选，所述中间切管与修磨过程中，对合金管材的夹紧是由夹紧装置完成的，所述夹紧装置包括具有开口的固定环，所述固定环设有环形安装腔及将所述环形安装腔和所述固定环的内孔连接起来的连通口，所述环形安装腔中设有聚氨酯环及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环，所述聚氨酯环上设有容油环腔及和所述容油环腔相通的进油口，所述夹紧环上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔的弹性球，所述空心腔内设有钢球，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙。

作为优选，所述空心腔通过连通孔和所述容油环腔连通。

本发明有益效果在于：

本发明的825合金管材大变形加工工艺，其用于中小口径、超长度的825合金管材的制造，能够降低成本，提高效率，增加产品的合格率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一的流程；

图2为本发明实施例一中夹紧装置的结构示意图。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

    实施例1，见附图1、2， 825合金管材大变形加工工艺，其依次包括以下步骤：挤压荒管精整-开坯冷轧-中间脱脂清洗-中间退火-中间品矫直-中间切管与修磨-最终冷轧-成品脱脂清洗-成品退火-成品矫直-无损检测-理化检测-成品定切；其中，在所述开坯冷轧及最终冷轧中，采用大变形开坯冷轧工艺，开坯冷轧中，合金管材相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0；在所述最终冷轧中，合金管材相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0。

其中；挤压荒管精整、中间脱脂清洗、中间品矫直、中间切管与修磨、成品脱脂清洗、成品矫直、无损检测、理化检测及成品定切，都是公知技术手段，再次不再详述；在挤压荒管精整步骤中，挤压荒管精整后应进行100%表面目视检测。挤压荒管端部应平直、无毛刺；荒管内外表面不允许有氧化皮、玻璃润滑剂颗粒及其它杂质，内外表面不允许存在欠酸、过酸、污渍和锈斑等现象；氧化皮去除必须彻底。以外径68mm的荒管管材为例，壁厚7mm 外径偏差±2.0mm 壁厚偏差±1.50mm 单边ΔS≤1.5mm，直线度≤1.5mm/m。

所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.01-0.02，Si ≤0.45，Mn≤0.80，P≤0.25，S≤0.15,Cr：19.50-23.50，Mo：2.50-3.50，Ti：0.60-1.20，Cu：1.50-3.00，Ni：38.0-46.0，Al≤0.20，余量为Fe；其中，较佳的，所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.015，Si ≤0.26，Mn≤0.38，P≤0.19，S≤0.0005,Cr：21.57，Mo：3.19，Ti：0.8，Cu：2.26，Ni：41，Al≤0.10，余量为Fe。

采用两辊皮尔格轧机进行开坯冷轧和成品冷轧；冷轧中间管长度不低于14米，冷轧成品管长度不低于28.0米；冷轧延伸系数均超过4.0，变形量均超过75%，开坯冷轧的变形量接近80%，远远超过目前通常所用的60%变形量；该变形工艺有效减少了至少一个变形道次，同时也有效减少了相应去油清洗、中间退火、矫直及平头尾等工序，不但提高了生产效率，还大降低了生产成本。

具体如下，所述开坯冷轧中，送进量范围2.5－4.5毫米/次，轧制速度60－80次/分钟；荒管管材（合金管材）的规格（外径x壁厚）Φ68×7.0mm→Φ33.4×3mm，延伸系数：4.68，变形量：79%。

最终冷轧设置送进量范围2.0－4.0毫米/次，轧制速度100－200次/分钟；荒管管材的规格（外径x壁厚）Φ33.4×3mm→Φ16×1.5mm，延伸系数：4.19，变形量：76%；过低的送进量和轧制速度会导致生产效率低下，过高的送进量和轧制速度会生产严重的竹节印，同时由于该合金冷轧态强度较高，过高的送进量和轧制速度会降低工模具使用寿命，同时也会对生产设备造成不利影响。

其中，所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成；所述中间退火温度985－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟，其中，以退火温度1075℃、网带输送速度450mm/分钟为佳，出料端快冷，确保退火充分，组织均匀，无析出相存在，并且具有较好的塑性，为后续大变形创造了良好的组织和性能条件；所述成品退火温度950－980℃，网带速度350－550毫米/分钟，其中，以退火温度980℃、网带输送速度550mm/分钟为佳，出料端快冷，确保固溶处理充分，组织均匀，晶粒度大于6.0，无析出相存在，具有很好的综合性能，抗腐蚀性能合格；我们采用纯氢作为退火气氛,气氛纯度最好是99.99%以上。退火后的矫直按现有矫直工艺要求执行；矫直后的管材根据技术条件要求进行超声波探伤和涡流探伤。

理化检测，要求对825合金成品管材的化学成分、夹杂物、晶粒度、室温力学性能、扩口和压扁、晶间腐蚀等综合性能进行检测，结果均符合技术条件要求。825合金成品管材综合性能如下所示：

（1）      室温拉伸性能 (GB/T 228)

（2）      扩口、压扁性能（GB/T13296 ）

（3）晶间腐蚀

1）ASTM  G28-02A 

2）ASTM  A262-2008HUEY法

无损检测：

制成的825合金成品管按GB/T 5777-2008的规定逐根全长进行纵向缺陷和横向缺陷的超声波探伤检验。超声波探伤检验对比样管刻槽深度为L2.5级。人工伤尺寸：U形槽深度0.15±0.015mm，宽度0.3（-0.05～+0）mm，长度20±2.0mm。

（2）涡流检验

825合金成品管按GB/T 7735-2004的规定诸根全长进行涡流检验。涡流检验的验收级别为B级。涡流检验的两端盲区切除。人工伤尺寸：通孔直径Φ0.65±0.10mm；U形槽深度0.30mm，宽度0.30mm，长度50mm。

超声波探伤合格率达到95%以上，涡流探伤合格率达到98%以上，综合合格率超过93%。

在所述中间切管与修磨过程中，对合金管材的夹紧是由夹紧装置完成的，夹紧装置数量根据实际情况进行确定，其所述夹紧装置包括具有开口101的固定环1，开口的大小根据合金管材的外径进行确定，略大于合金管材的外径即可，一般大于合金管材外径1-2mm；所述固定环1设有环形安装腔102及将所述环形安装腔102和所述固定环的内孔连接起来的连通口103，所述环形安装腔中设有聚氨酯环2及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环3，聚氨酯环和夹紧环一体成型，都由聚氨酯构成，具有一定的弹性，所述聚氨酯环2上设有容油环腔201及和所述容油环腔相通的进油口（图纸中未画出），进油口用来和外部的油管连接，使得液压油进入容油环腔201，进入容油环腔内的液压油使得聚氨酯环发生形变，推动夹紧环夹紧合金管材，这样的方式，能够使得合金管材被牢固的夹紧，克服其不够圆的问题，而且夹紧的十分牢固，进一步的，所述夹紧环上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔401的弹性球4，弹性球4在夹紧的时候，和合金管材接触，弹性球4的大部分都位于夹紧环内，只有少部分露出，露出的部分球冠高度，为其球径的1/4-1/3；更进一步的，所述空心腔401内设有钢球5，因为空心腔通过连通孔和所述容油环腔连通的，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙，钢球5的存在，使得对于合金管材的夹紧，变成刚柔并济的形式，在弹性球4露出夹紧环部分上覆盖有铜片层6，铜片层的厚度在弹性球4露出部分的四周向其顶端厚度变大；同时，为了更好的对合金管材进行夹紧，夹紧装置还包括和开口101配合的辅助夹紧板7，所述辅助夹紧板为弹性橡胶板，弹性橡胶板的下端伸入固定环1中，辅助夹紧板外端设有固定块，和外部的油缸连接，实现对合金管材进行夹紧，当固定环中的聚氨酯环2内冲压液压油的时候，开口101收缩，那么，对辅助夹紧板进行夹紧，使得辅助夹紧板产生形变，能够对合金管材实现更好的夹紧，另外，辅助夹紧板内部设有空腔，空腔横截面为矩形，空腔内充满油脂。

实施例2，其和实施例1的不同在于，中间退火和成品退火的不同，所述中间退火先低温退火，以985－1005℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1005－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1070℃温度退火，网带输送速度350－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度350-450毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1070-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以988℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。

所述成品退火先低温退火，以940－945℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以945－955℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以955－960℃温度退火，网带输送速度450－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，953℃温度退火，网带输送速度540毫米/分钟，然后进行超高速退火，以990℃温度退火，网带输送速度620毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以942℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。这样制作出来的合金管材，非常适用于大变形工艺，抗拉性能好。

Claims (10)

1.825合金管材大变形加工工艺，其依次包括以下步骤：挤压荒管精整-开坯冷轧-中间脱脂清洗-中间退火-中间品矫直-中间切管与修磨-最终冷轧-成品脱脂清洗-成品退火-成品矫直-无损检测-理化检测-成品定切；所述中间退火温度985－1080℃，网带输送速度350－550毫米/分钟；在所述开坯冷轧和最终冷轧中采用大变形开坯冷轧工艺，开坯冷轧中相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0；在所述最终冷轧中，相对变形量范围75%－83%，延伸系数范围4.0－6.0。

2.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述开坯冷轧中，送进量范围2.5－4.5毫米/次，轧制速度60－80次/分钟；相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0。

3.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述最终冷轧设置送进量范围2.0－4.0毫米/次，轧制速度100－200次/分钟；相对变形量范围75%－80%，延伸系数范围4.0－5.0。

4.根据权利要求3所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述中间退火及成品退火均为氢保护光亮退火，由连续网带式氢保护光亮炉完成。

5.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述中间退火先低温退火，以985－1005℃温度退火，网带输送速度545－550毫米/分钟；再中温退火，以1005－1055℃温度退火，网带输送速度500－545毫米/分钟，然后高温退火，以1055－1070℃温度退火，网带输送速度350－500毫米/分钟，在高温退火后再一次中温退火，1053℃温度退火，网带输送速度350-450毫米/分钟，然后进行超高速退火，以1070-1080℃温度退火，网带输送速度550毫米/分钟；最后进行再一次低温退火，以988℃温度退火，网带输送速度545毫米/分钟。

6.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述成品退火温度950－980℃，网带速度350－550毫米/分钟。

7.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.01-0.02，Si ≤0.45，Mn≤0.80，P≤0.25，S≤0.15,Cr：19.50-23.50，Mo：2.50-3.50，Ti：0.60-1.20，Cu：1.50-3.00，Ni：38.0-46.0，Al≤0.20，余量为Fe。

8.根据权利要求1所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述 825合金管材的重量百分比组分为：C:0.015，Si ≤0.26，Mn≤0.38，P≤0.19，S≤0.0005,Cr：21.57，Mo：3.19，Ti：0.8，Cu：2.26，Ni：41，Al≤0.10，余量为Fe。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述中间切管与修磨过程中，对合金管材的夹紧是由夹紧装置完成的，所述夹紧装置包括具有开口的固定环，所述固定环设有环形安装腔及将所述环形安装腔和所述固定环的内孔连接起来的连通口，所述环形安装腔中设有聚氨酯环及从所述连通口伸入所述固定环内孔中的夹紧环，所述聚氨酯环上设有容油环腔及和所述容油环腔相通的进油口，所述夹紧环上均布有多个具有和所述容油环腔相通的空心腔的弹性球，所述空心腔内设有钢球，所述钢球和所述空心腔侧壁之间有间隙。

10.根据权利要求8所述的825合金管材大变形加工工艺，其特征在于：所述空心腔通过连通孔和所述容油环腔连通。