CN107639129B - 耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管的加工工艺，特别涉及一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，属于管材加工技术领域。一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，该工艺包括如下步骤：①管坯冶炼②管坯锻造③机加工荒管④钢管变形工艺，管坯经过多次扩孔、冷轧处理，并采用多道次小变形量的方法进行加工，最后冷拔工序经过冷拔、去油、退火、矫直、定切、酸洗、检验后完成无缝钢管的加工，得到产品，其中：冷轧工序中，无缝钢管的加工变形量不超过55％；扩孔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过10％；冷拔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过15％；扩孔、冷轧和冷拔工序中的退火工艺满足：1052‑1093℃固溶退火，快速冷却或水冷。

Description

耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺

技术领域

本发明涉及一种钢管的加工工艺，特别涉及一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，属于管材加工技术领域。

背景技术

(UNS N10675)为新型镍-铬-钼-钨合金材料，该材料是在合金材料的基础上改良而来的，相比 提高了材料的热稳定性、抗腐蚀性能，改善了热成形与冷加工性能。广泛应用于化工行业，在纯酸反应器皿及酸回收工程中应用尤为突出。近年来，随着国家对安全及环保要求越来越严格，化工设备改造升级，对B-3合金无缝钢管需求增长较快；此外，国内哈氏合金无缝钢管的加工经验还不够成熟，特别是无缝钢管的成形，国内多数企业还没有可靠完善的加工工艺和经验，大部分无缝钢管还需从国外进口，价格高昂交货期长。为此，需要针对HASTELLOY B-3无缝钢管成形加工进行分析研究，试制，摸索出HASTELLOY B-3无缝钢管成形、退火、酸洗工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，该工艺包括如下步骤：

①管坯冶炼

②管坯锻造

③机加工荒管

④钢管变形工艺

管坯经过多次扩孔、冷轧处理，并采用多道次小变形量的方法进行加工，最后冷拔工序经过冷拔、去油、退火、矫直、定切、酸洗、检验后完成无缝钢管的加工，得到产品，其中：

冷轧工序中，无缝钢管的加工变形量不超过55％；

扩孔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过10％；

冷拔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过15％；

扩孔、冷轧和冷拔工序中的退火工艺满足：1052-1093℃固溶退火，快速冷却或水冷。

作为优选，步骤④钢管变形工艺中，退火工艺参数为：

冷轧变形量30％-55％时，固溶退火温度：1100℃，保温时间按4min/mm进行保温；

扩孔变形量≤10％时，固溶退火温度：1050℃，保温时间按2min/mm进行保温；

冷拔变形量10％-20％时，固溶退火温度：1060℃，保温时间按3min/mm进行保温；

成品固溶退火：1080℃，保温时间按3min/mm进行保温。

作为优选，步骤②管坯锻造中，

钢锭进炉温度850℃，到温后保温时间至少1.2min/mm，加热均匀，火焰不能接触钢锭，确保钢锭完全烧透；变形量控制在25-40％可以确保晶粒度不变粗且减少加热次数；开锻温度为1246℃，终锻温度不低于954℃。

作为优选，扩孔、冷轧和冷拔工序中的酸洗工艺，采用质量分数为28-32％的硝酸水溶液进行酸洗，酸洗时间为20-30分钟。

作为优选，冷轧工序中，无缝钢管的加工变形量不超过53.9％；扩孔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过7.6％；冷拔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过12.1％。

本发明的有益效果是：本发明人对哈氏合金B3材料特性及无缝钢管成形工艺进行分析研究，通过试制摸索出HASTELLOY B-3无缝钢管的成形、退火及酸洗工艺。产品完全满足标准要求，由此证明小变形量多道次的工艺方法是合理可行的。本发明的耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，适用于HASTELLOY B-3无缝钢管的成型加工，避免了现有方法出现的冷轧后钢管内表面出现网状细裂纹，外表面出现沿纵向细裂纹的现象；通过酸洗配方的改进，实现了酸洗时间短且酸洗效果好的效果。

附图说明

图1是本发明的无缝钢管成形流程图；

图2是现有工艺68X9冷轧38X4后钢管内外表面裂纹形貌图；

图3是本发明酸洗效果图，其中，a钢管退火后表面附着浅绿色氧化物，b本发明酸洗后钢管表面。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例：

一种哈氏合金B-3无缝钢管的加工工艺，工艺流程见图1。该无缝钢管加工要求是：

1管坯冶炼

冶炼采用1吨真空感应炉+电渣重熔，浇铸380X380mm-340X340mm的钢锭，钢锭脱模后扩散退火。

2管坯锻造

钢锭进炉温度850℃，到温后保温时间至少1.2min/mm，加热均匀，火焰不能接触钢锭，确保钢锭完全烧透；变形量控制在25-40％可以确保晶粒度不变粗且减少加热次数。开锻温度为1246℃，终锻温度不低于954℃。

3机加工荒管

根据哈氏合金B-3合金化学成分，Ni、Mo、W含量较高，材料的变形抗力大；现目前国内采用热挤压或者机加工成形荒管。由于挤压加工费用高，于是采用机加工生产荒管；根据工艺要求，锻棒直径为85mm的圆棒，通过机加工在保证最高成材率下生产荒管规格81X15mm。

4钢管变形工艺

金属材料冷加工道次繁琐，每变形一次都需要经历去油、退火、矫直、酸洗、检验等工序，从而造成周期长生产成本高。根据现有工装设备，主要采用扩-轧-拔工艺，根据成品钢管规格编制试生产工艺见表1。按试制工艺钢管在68X9mm之前没有出现什么质量问题，在68X9mm冷轧38X4mm后发现钢管内表面出现网状细裂纹，外表面出现沿纵向细裂纹见图2，通过对变形量、轧机电流曲线及上道次退火等原因分析，结合哈氏合金关于耐蚀合金冷变形量与硬度的变化趋势，变形量过大是造成网状细裂纹的主要原因，于是调整变形工艺如表2。

表1 HHASTELLOYB-3无缝钢管试制工艺

表2 调整后钢管变形工艺

调整变形工艺后，变形的每道次对钢管进行着色探伤，没有发现裂纹。

在钢管成形过程中需注意：(1)采用机加工成形的荒管冷加工前需进行退火。(2)钢管每完成一道次后对钢管内外表面进行着色探伤，可以确保更高的成材率。(3)变形量控制在55％以下，采用多道次，小变形量进行冷加工。(4)每次退火前将钢管内外表面的润滑油、记号笔等去除干净，否则会影响酸洗质量和钢管性能。

钢管变形工艺中的热处理——退火

在热处理前和热处理过程中，应始终保持钢管内外表面清洁和无污染；特别对冷加工过程的润滑油、记号笔等对其有污染的都必须处理干净，以达到手在表面擦拭没有任何污染物。其次，在加热过程中，钢管不能接触硫、磷、铅及其他低熔点金属，否则会损害合金的性能，使合金变脆。加热炉最好为电炉(保护气体电炉更加)，其次可以选择天然气炉，不能使用煤气发生炉和燃油炉，因为煤气发生炉及燃油炉的硫含量偏高，容易使材料变脆。炉气必须洁净并以微还原性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接接触钢管。

钢管在炉温达到900℃以上进炉，升温速度尽可能快，在固溶温度下根据钢管的壁厚保温一定的时间。出炉后应快速冷却，尽可能得将钢管浸入水中冷却。

退火工艺参数为：冷轧变形量30％-55％时，固溶退火温度：1100℃，保温时间按4min/mm进行保温；

扩孔变形量≤10％时，固溶退火温度：1050℃，保温时间按2min/mm进行保温；

冷拔变形量10％-20％时，固溶退火温度：1060℃，保温时间按3min/mm进行保温；

成品固溶退火：1080℃，保温时间按3min/mm进行保温。

钢管变形工艺中的酸洗

采用现有技术及工装设备，退火采用电炉固溶退火，退火后钢管内外表面存在一层致密浅绿的氧化物，该氧化物不溶于水见图3a。由于HASTELLOYB-3对盐酸、硫酸、蚁酸、醋酸、磷酸等具有很强的抗腐蚀性能，而对氧化性的酸没有抗腐蚀的能力，生产中常规使用的硝酸、氢氟酸的混合酸溶液中对其具有极强的腐蚀性，一般会采用机械抛光处理。

对此，发明人经过摸索配制出酸洗时间短且酸洗效果好的酸洗配方，即采用质量分数为30％的硝酸水溶液进行酸洗，酸洗时间为20-30分钟，具体酸洗效果见图3b。

最后一道工序，冷拔工序经过冷拔、去油、退火、矫直、定切、酸洗、检验后完成哈氏合金B-3无缝钢管的加工，得到产品。

产品理化分析

1化学成分

钢管成形后取样采用火花直读光谱仪进行化学成分的分析，对比ASME SB-622标准要求，产品化学成分完全符合标准要求，具体化学成分见表3。

表3 成品HASTELLOYB-3无缝钢管化学成分(Wt％)

表3 成品HASTELLOYB-3无缝钢管化学成分(Wt％)(续表)

2机械性能

钢管成形后参照ASME SB-622标准进行机械性能测试，测试结果远远满足标准要求，具体测试结果见表4。

表4 HASTELLOYB-3无缝钢管力学性能

3水压测试

参照ASME SB-622标准中水压测试压力P＝2St/D(P为水压压强，S为标准规定最小0.2％屈服强度的2/3，t为钢管最小壁厚，D为最小钢管外径)，计算水压压力为44Mpa，考虑到压力过大可能造成钢管在水压测试过程中发生弯曲，经测试水压为20Mpa，经水压测试，没有发现泄漏的情况。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (2)

1.一种耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：

① 管坯冶炼

管坯采用HASTELLOY® B-3®合金材料，

②管坯锻造

钢锭进炉温度850℃，到温后保温时间至少1.2min/mm，加热均匀，火焰不能接触钢锭，确保钢锭完全烧透；变形量控制在25-40%可以确保晶粒度不变粗且减少加热次数；开锻温度为1246℃，终锻温度不低于954℃；

③机加工荒管

④钢管变形工艺

管坯经过多次扩孔、冷轧处理，并采用多道次小变形量的方法进行加工，最后冷拔工序经过冷拔、去油、退火、矫直、定切、酸洗、检验后完成无缝钢管的加工，得到产品，其中：

冷轧工序中，无缝钢管的加工变形量不超过55%；

扩孔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过10%；

冷拔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过15%；

扩孔、冷轧和冷拔工序中的退火工艺满足：1052-1093℃固溶退火，快速冷却或水冷；

步骤④钢管变形工艺中，退火工艺参数为：

冷轧变形量30%-55%时，固溶退火温度：1100℃，保温时间按4min/mm进行保温； 扩孔变形量≤10%时，固溶退火温度：1050℃，保温时间按2min/mm进行保温； 冷拔变形量10%-20%时，固溶退火温度：1060℃，保温时间按3min/mm进行保温； 成品固溶退火：1080℃，保温时间按3min/mm进行保温；

扩孔、冷轧和冷拔工序中的酸洗工艺，采用质量分数为28-32%的硝酸水溶液进行酸洗，酸洗时间为20-30分钟。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀不锈钢无缝钢管的加工工艺，其特征在于：冷轧工序中，无缝钢管的加工变形量不超过53.9%；

扩孔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过7.6%；

冷拔工序中，无缝钢管的加工变形量不超过12.1%。