CN105834237B - 一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法。该方法包括酸洗、磷化、润滑等步骤。通过对每个步骤的工艺参数和使用物质的成分调整改变其交互作用，极大地改善了荒管的理化性能，尤其是延伸性和各向同性的大幅提高。这有利于减少荒管在拔制过程中缺陷的产生，并使减少冷拔道次生产冷拔钢管成为可能。

Description

一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法

技术领域

本发明属于金属材料成型技术领域，具体涉及一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法。

背景技术

冷拔钢管作为一种流体输送材料，已经广泛地应用在生产中，如高压锅炉管、石油裂化管、高压化肥管、低中压锅炉管等等。目前生产冷拔钢管的方法都是以较大管径的管料作为原材料，经过酸洗、磷化等工序的预处理，再经过多道次(至少要经过三个道次)的拉拔才能得到设定管径的冷拔钢管。

这种多道次冷拔工艺生产有两大缺陷：一是由于多道次冷拔工艺中每个道次使管料的外径、壁厚减少值较小，其连拔率也很低，导致产品生产周期较长，严重限制了产量。二是每个道次冷拔的实际外径、壁厚减少值都会与设定值有误差，道次越多误差的累积效应越大，这也会影响产品的合格率。

所以，减少冷拔钢管的冷拔道次可以提高生产效率、提高产品合格率，然而实际生产中，由于原料荒管的延伸性不足、各向同性较弱，甚至部分原料荒管还表现出各向异性，这使减少冷拔道次就很容易产生直道、抖纹、横裂、挤线、凹坑等缺陷，极大地限制了少道次冷拔工艺的进一步发展。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种能有效提高荒管延伸性、各向同性且安全度高的减少冷拔道次的荒管化学处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法，该方法将经酸洗后得到的酸洗荒管置于温度为70～85℃、总酸度为200～250M、游离酸度150～200M的磷化液中磷化20～35min，再将其置于60～70℃的润滑液中5～15min，以提高得到的润滑荒管的延伸性和各向同性。

本方法具体包括以下步骤：

1)酸洗：将原料荒管放到酸洗池中进行酸洗，直至表面无氧化铁皮；再用清水洗2～3次，以去除残留的酸洗液；得到酸洗荒管；

2)磷化：将所述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化20～35min，以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2～3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为70～85℃、总酸度为200～250M、游离酸度150～200M；

3)润滑：将所述磷化荒管置于60～70℃的润滑液中5～15min，以使磷化荒管表面的磷化膜与润滑剂产生的润滑物质相结合，得到适于减少冷拔道次的荒管；所述的润滑剂的游离碱度为0.8～1BN；

步骤1)所述的酸洗池中的酸洗液是质量分数为17～20％的硫酸溶液，该硫酸溶液的温度为45～60℃。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过酸洗、磷化、润滑使管料的性质发生改变，使荒管的延伸性和各向同性得以不断强化，从而有效降低在冷拔过程中缺陷产生的概率，从而使减少冷拔道次成为可能。

2、本发明通过调整酸洗液中加入的缓蚀剂的成分有效地控制酸洗的进度，有效地防止了过度酸洗。

3、本发明通过调整酸洗液中加入的缓蚀剂的成分抑制了酸雾的产生，有利于改善现场的安全环境。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一、一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法，将经酸洗后得到的酸洗荒管置于温度为70～85℃、总酸度为200～250M、游离酸度150～200M的磷化液中磷化20～35min，再将其置于60～70℃的润滑液中5～15min，以提高得到的润滑荒管的延伸性和各向同性。

其具体步骤为：

1)酸洗：将原料荒管放到酸洗池中酸洗，直至表面无氧化铁皮；再用清水洗2～3次，以去除残留的酸洗液；得到酸洗荒管。酸洗的主要作用是为了去除氧化铁皮，同时，使荒管表面产生麻点，以利于在磷化过程中生成磷化膜。

2)磷化：将所述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化20～35min以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2～3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为70～85℃、总酸度为200～250M、游离酸度150～200M。磷化的主要作用是使酸洗荒管的表面形成磷化膜以强化荒管的延伸性，从而降低缺陷的发生率。本发明通过对磷化液的温度、总酸度、游离酸度的控制使延伸性较传统方法提高5～15％，使减少冷拔道次成型成为可能。磷化液可以采购成品浓缩磷化液并按说明进行稀释配制，也可以使用磷酸锌等磷酸盐与适量的磷酸配制。

3)润滑：将所述磷化荒管置于60～70℃的润滑液中5～15min，以使磷化荒管表面的磷化膜与润滑剂产生的润滑物质相结合，得到润滑荒管；所述的润滑剂的游离碱度为0.8～1BN。润滑的主要作用是使磷化荒管表面生成金属皂等物质，这些润滑物质与磷化膜相互结合，使荒管的延伸性和各向同性得到加强，从而降低缺陷的发生率，提高成品的成材率。本发明通过对润滑液的温度、游离碱度的控制使延伸性和各向同性较传统方法均有明显增强，进而使润滑荒管成为适于减少冷拔道次的荒管。润滑也可称为皂化，使用的润剂(皂化)是一类比较成熟的产品，一般均可通过市场采购得到。

其中，步骤2)所述的酸洗池中的酸洗液是质量分数为17～20％的硫酸溶液，该硫酸溶液的温度为45～60℃。通过对硫酸溶液的浓度、温度地控制可以很好地控制酸洗进度，既能达到去除氧化铁皮的目的，又可以防止过度酸洗。

进一步优化，为了防止过度酸洗并控制酸雾逸出的量，可以加入适量的缓蚀剂。

更进一步地优化，缓蚀剂可以由抑制剂、络合剂和湿润剂组成，各组分的重量百分比为——抑制剂：二邻甲苯硫脲6％-10％、磺化蛋白质5％-11％；络合剂：酒石酸钠12％-18％、羟基醋酸12％-18％；湿润剂：磺酸钠20％-25％、羧酸钠5％-12％；其余为水。在硫酸溶液中，抑制剂中的磺化蛋白质通过其中心原子的独对电子与铁原子的空电子轨道形成共价键，同时又与抑制剂中的二邻甲苯硫脲发生共吸附，覆盖在基体金属表面，生成了抑制吸附层，阻止金属离子通过，起到了隔离酸液保护金属的作用。同时又抑制了流过氧化铁皮与基体金属之间的腐蚀电流，显著地增加了氢的超电压，减少了渗入钢中的氢原子数量，对氢脆有一定的抑制作用。络合剂能降低硫酸溶液的表面张力且密布于溶液的表面，形成单分子膜，阻止酸雾的挥发，在酸液内部形成胶束，使被洗钢材迅速与酸液接触，加快了除氧化铁皮的速度。湿润剂能防止酸液与抑制剂、络合剂的互相排斥，使抑制剂和络合剂以小粒子稳定地分散于硫酸中，对除去氧化铁皮和保护基体金属有促进作用。

其中，所述的缓蚀剂占硫酸溶液质量的0.2％～0.5％。加的少达不到抑雾、防止过酸洗的目的；加的过多不仅会浪费缓蚀剂，也会使酸洗的时间变长，甚至使金属表面生成钝化膜，这会对下一步生产造成不利影响。

为了保证润滑效果，需要控制润滑液的游离碱度，作为优化，步骤4)中所述的润滑液的游离碱度可以采用的调整方法为：使游离碱度浓度每上升0.1BN，向每立方米润滑液中加入润滑液2.3kg；使游离碱度每下降0.1BN，向每立方米的润滑液中加入质量分数为98％的氢氧化钠40kg。

上述酸洗、磷化、润滑等步骤是一个有机的整体，本发明通过改变其交互作用，极大地改善了荒管的理化性能，尤其是延伸性和各向同性的大幅提高，并有利于减少荒管在拔制过程中缺陷的产生，这才使减少冷拔道次生产冷拔钢管成为可能。

二、实施例

实施例1

以钢号20G、规格Ф76×5.3mm的十支荒管为原料，采用上述方法进行化学处理：

1)酸洗：将原料荒管放到酸洗池中酸洗，直至预处理荒管上无氧化铁皮；再用清水洗2～3次，以去除残留的酸洗液，得到酸洗荒管。酸洗液是质量分数为17％的硫酸溶液，温度为60℃，其中还加入了占硫酸溶液质量0.5％缓蚀剂，缓蚀剂中各成分的质量分数分别为二邻甲苯硫脲6％、磺化蛋白质11％、酒石酸钠12％、羟基醋酸18％、磺酸钠20％、羧酸钠12％；其余为水。

加入缓蚀剂比不加的酸雾量减少了95％以上，抑制酸雾效果明显，且无异味、不呛人，不刺脸。缓蚀率达98％左右，减少酸耗约30％。

2)磷化：将上述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化20min，以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2～3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为85℃、总酸度为200M、游离酸度150M。

3)润滑：将所述磷化荒管置于60℃、游离碱度为0.8BN的润滑液中15min，得到润滑荒管作为适于减少冷拔道次的荒管。

对上述十支适于减少冷拔道次的荒管进行两道次冷拔成Φ51×5的成品管后检测，其外径、壁厚结果如表1所示，目测无直道、抖纹、横裂、挤线、凹坑等缺陷。断后伸长为28～29％。以前以同样的规格的荒管作为原料，至少需要经三道次以上冷拔方能成型，而现在只需要两道次即可。证明本发明有效地提高了荒管的延伸性和各向同性，使减少冷拔道次来加工冷拔钢管成为可能。

表1钢号为G20的Φ51×5的外径、壁厚统计表

实施例2

以钢号20G、规格Ф76×6.3mm的十支荒管为原料，采用上述方法进行化学处理：

1)酸洗：将原料荒管放到酸洗池中酸洗，直至预处理荒管上无氧化铁皮；再用清水洗2～3次，以去除残留的酸洗液，得到酸洗荒管。酸洗液是质量分数为20％的硫酸溶液，温度为46℃，其中还加入了占硫酸溶液质量0.2％缓蚀剂，缓蚀剂中各成分的质量分数分别为二邻甲苯硫脲10％、磺化蛋白质5％、酒石酸钠18％、羟基醋酸12％、磺酸钠25％、羧酸钠5％；其余为水。

加入缓蚀剂比不加的酸雾量减少了90％以上，抑制酸雾效果明显，且无异味、不呛人，不刺脸。缓蚀率达90％左右，减少酸耗约20％。

2)磷化：将上述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化35min，以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2～3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为70℃、总酸度为250M、游离酸度200M。

3)润滑：将所述磷化荒管置于70℃、游离碱度为1BN的润滑液中15min，得到润滑荒管作为适于减少冷拔道次的荒管。

对上述十支适于减少冷拔道次的荒管进行两道次冷拔成Φ51×6的成品管后检测，其外径、壁厚结果如表2所示，目测无直道、抖纹、横裂、挤线、凹坑等缺陷。断后伸长为31～33％。以前以同样的规格的荒管作为原料，至少需要经三道次以上冷拔方能成型，而现在只需要两道次即可。证明本发明有效地提高了荒管的延伸性和各向同性，使减少冷拔道次来加工冷拔钢管成为可能。

表2钢号为G20的Φ51×6的一道次冷拔管的外径、壁厚统计表

实施例3

以钢号20、规格Ф76×5.3mm的十支荒管为原料，采用上述方法进行化学处理：

1)酸洗：将原料荒管放到酸洗池中酸洗，直至预处理荒管上无氧化铁皮；再用清水洗2～3次，以去除残留的酸洗液，得到酸洗荒管。酸洗液是质量分数为18％的硫酸溶液，温度为55℃，其中还加入了占硫酸溶液质量0.4％缓蚀剂，缓蚀剂中各成分的质量分数分别为二邻甲苯硫脲8％、磺化蛋白质7％、酒石酸钠15％、羟基醋酸15％、磺酸钠23％、羧酸钠10％；其余为水。

加入缓蚀剂比不加的酸雾量减少了95％以上，抑制酸雾效果明显，且无异味、不呛人，不刺脸。缓蚀率达92％左右，减少酸耗约25％。

2)磷化：将上述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化25min，以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2～3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为80℃、总酸度为220M、游离酸度160M。

3)润滑：将所述磷化荒管置于64℃、游离碱度为0.9BN的润滑液中10min，得到润滑荒管作为适于减少冷拔道次的荒管。

对上述十支适于减少冷拔道次的荒管进行两道次冷拔成Φ51×5的成品管后检测，其外径、壁厚结果如表3所示，目测无直道、抖纹、横裂、挤线、凹坑等缺陷。断后伸长为29～32％。以前以同样的规格的荒管作为原料，至少需要经三道次以上冷拔方能成型，而现在只需要两道次即可。证明本发明有效地提高了荒管的延伸性和各向同性，使减少冷拔道次来加工冷拔钢管成为可能。

表3钢号为20的Φ51×5的外径、壁厚统计表

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种减少冷拔道次的荒管化学处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）酸洗：将原料荒管放到酸洗池中进行酸洗，直至表面无氧化铁皮；再用清水洗2~3次，以去除残留的酸洗液；得到酸洗荒管；所述的酸洗池中的酸洗液是质量分数为17～20%的硫酸溶液，该硫酸溶液的温度为45~60℃；所述的硫酸溶液中还包括缓蚀剂，所述的缓蚀剂占硫酸溶液质量的0.4%~0.5%，所述的缓蚀剂由抑制剂、络合剂和湿润剂组成，各组分的重量百分比如下：抑制剂：二邻甲苯硫脲6%-10%、磺化蛋白质5%-11%；络合剂：酒石酸钠12%-18%、羟基醋酸12%-18%；湿润剂：磺酸钠20%-25%、羧酸钠5%-12%；余量为水；

2）磷化：将所述酸洗荒管置于磷化池中进行磷化20~35min，以使其表面形成磷化膜，再用清水清洗2~3次，得到磷化荒管；其中，磷化池中磷化液的温度为70~85℃、总酸度为200～250M、游离酸度150～200M；

3）润滑：将所述磷化荒管置于60~70℃的润滑液中5~15min，以使磷化荒管表面的磷化膜与润滑剂产生的润滑物质相结合，得到适于减少冷拔道次的荒管；所述的润滑剂的游离碱度为0.8~1BN。

2.根据权利要求1所述的减少冷拔道次的荒管化学处理方法，其特征在于，步骤3）中所述的润滑剂的游离碱度调整方法为：使游离碱度浓度每上升0.1BN，向每立方米润滑液中加入润滑剂2.3kg；使游离碱度每下降0.1BN，向每立方米的润滑液中加入质量分数为98%的氢氧化钠40kg。