CN108165903A - 一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺 - Google Patents

一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺 Download PDF

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes

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Abstract

本发明公开了一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，包括铸棒熔铸、铸棒均匀化、切割短棒、机加工去除氧化皮、短棒加热、挤压坯管、铝管盘拉、退火和铝管校直后收卷等步骤，最终制得的铝合金管单根长度可达300m以上，铝管无泄漏，盘绕加工性能好。

Description

一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺
技术领域
本发明涉及一种合金材料的加工技术领域，具体为一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺。
背景技术
绕管式换热器具有占地小、可靠性高、负荷弹性大等优点，对于单线产能300万吨/年LNG及以上的大型天然气液化工厂和LNG-FPSO装置，国外公司如APCI、Linde等大都采用绕管式换热器作为主低温换热器。不锈钢管和铝合金管是绕管式换热器最常用的两种管材，国内厂家采用全奥氏体不锈钢材料开展绕管式换热器设计和制造，主要应用领域为石化加氢裂化、低温甲醇洗和空分等。不锈钢管成本高，重量大；而铝合金管具有重量轻、抗疲劳、柔性好、耐蚀、耐寒等优点，但是铝镁合金管材的生产工艺通常采用常规热挤压成形方法，而这种常规的间断式挤压方法无法制备出超长管。连续挤压作为一种短流程新技术，理论上可以生产无限长的挤压制品，但是铝镁系合金属于中高强度合金，塑性变形时流动性较差，连续挤压时分流焊合困难，成为实际生产的一大技术瓶颈。
此外，Al-Mg合金在热处理的过程中沉淀相β相形核率低，数量少，呈粗大的杆状或棒状在晶界析出，故该合金沉淀强化效果不显著。在室温下长期存放的过程中存在软化倾向，在腐蚀环境下常常引起晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹，对合金的尺寸稳定性及耐腐蚀性能等造成极大损害，影响其使用寿命。这是由于合金中的β相(Mg5Al8)在滑移带和晶界上缓慢地沉淀，固溶强化作用减弱，强度降低，出现所谓的时效软化现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的铝合金的加工方法不能再保证其力学性能稳定的基础上，获得优良的耐蚀性的缺陷，提供一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，包括以下步骤：
(1)、铸棒熔铸采用倾翻式熔炼炉，加热至700℃～750℃，将铝锭熔化成铝水；添加其他合金，搅拌均匀，对熔体进行过滤、净化，优选的，采用50目陶瓷过滤箱对熔体进行过滤；将熔体浇铸成铝棒；优选的，采用Al99.70铝锭；
(2)、铸棒均匀化将铝棒加温至470～485℃，保温4～6小时，进行高温均质化处理；
(3)、切割短棒将铝棒切割成400mm～550mm的短棒；
(4)、机加工去除氧化皮；
(5)、短棒加热将短棒预热至470～500℃；优选的，采用天然气棒料加热炉对短棒进行预热
(6)挤压坯管采用反向穿孔挤压方法将短棒加工成半成品坯管φ30×2.2，单根坯管长度70m以上，采用挤出后盘圆收卷的形式收集铝管；
(7)铝管盘拉采用盘拉工艺，按照φ30×2.2→φ25×1.8→φ20×1.5→φ16×1.2→φ12×1.0，在盘拉机上将半成品坯管经过4次拉拔得到φ12×1.0规格铝管，单根长度达到300m以上；
(8)退火将铝管在高频加热炉内通过，实现高频快速加温到450-480℃退火；
(9)铝管校直后收卷。
进一步的，对校直后的铝管进行在线涡流检测、外观质量检测、1Mpa气压进行气密性检测、机械性能检测和化学成分的质量检测，确保品质。
本发明的制造工艺生产的铝合金管单根长度可达300m以上，铝管无泄漏，盘绕加工性能好。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种适用于大型绕管式换热器的超长5049铝合金管的制造工艺，包括以下步骤：
(1)铸棒熔铸
采用倾翻式熔炼炉，利用天然气加热(700℃～750℃)，将铝锭(Al99.70)熔化成铝水；按照5049成分要求添加其他合金，并用熔炉自带电磁搅拌装置将成分搅拌均匀；采用光谱仪对熔体合金成分取样分析，组分检验合格，采用50目陶瓷过滤箱对熔体进行过滤、净化，将熔体浇铸成铝棒。
(2)铸棒均匀化
将铸棒加温至470-485℃，保温5小时，进行高温均质化处理，消除棒料的晶内偏析，以改善铝棒的可挤压性。
(3)切割短棒
将长棒铝材按照400mm-550mm切断成定尺短棒。
(4)机加工去除氧化皮
采用车床将短棒表面的氧化皮车削掉，避免挤压铝管时铸棒氧化皮挤入产生氧化皮夹杂。
(5)短棒加热
采用天然气棒料加热炉对铸棒进行预热，预热到470-500℃。
(6)挤压坯管
采用反向穿孔挤压方法加工半成品坯管φ30×2.2，单根坯管长度70m以上，采用挤出后盘圆收卷的形式收集铝管。
(7)铝管盘拉
采用盘拉工艺，按照φ30×2.2→φ25×1.8→φ20×1.5→φ16×1.2→φ12×1.0，在盘拉机上经过4次拉拔得到φ12×1.0规格铝管，单根长度达到300m以上。
(8)退火
将铝管在高频加热炉内通过，实现高频快速加温到450-480℃退火，快速加温退火的优点是管材晶粒度好、组织均匀，消除内应力。
(9)铝管校直
利用自动校直机，对铝管热处理后发生的弯曲变形进行自动检测校直。
(10)在线涡流检测
利用自动涡流探伤仪，在线快速检测管材表面裂纹、暗缝、气孔、夹杂等缺陷。
(11)铝管收卷
利用精整设备，按要求尺寸和重量，对成品铝管收卷、宽扎包装。
(12)铝管质量检测
铝管质量检测内容包括：外观质量、1Mpa气压进行气密性检测、机械性能检测(屈服，抗拉，延伸)、化学成分并出具相关检验报告。
(13)包装入库及发货
铝管检测合格后，包装入库并发货。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、铸棒熔铸采用倾翻式熔炼炉，加热至700℃～750℃，将铝锭熔化成铝水；添加其他合金，搅拌均匀，对熔体进行过滤、净化，将熔体浇铸成铝棒；
(2)、铸棒均匀化将铝棒加温至470～485℃，保温4～6小时，进行高温均质化处理；
(3)、切割短棒将铝棒切割成400mm～550mm的短棒；
(4)、机加工去除氧化皮；
(5)、短棒加热将短棒预热至470～500℃；
(6)挤压坯管采用反向穿孔挤压方法将短棒加工成半成品坯管φ30×2.2，单根坯管长度70m以上，采用挤出后盘圆收卷的形式收集铝管；
(7)铝管盘拉采用盘拉工艺，按照φ30×2.2→φ25×1.8→φ20×1.5→φ16×1.2→φ12×1.0，在盘拉机上将半成品坯管经过4次拉拔得到φ12×1.0规格铝管，单根长度达到300m以上；
(8)退火将铝管在高频加热炉内通过，实现高频快速加温到450-480℃退火；
(9)铝管校直后收卷。
2.如权利要求1所述的适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，其特征在于，所述步骤1)中采用Al99.70铝锭。
3.如权利要求1所述的适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)中采用天然气棒料加热炉对短棒进行预热。
4.如权利要求1所述的适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，其特征在于，还包括对校直后的铝管进行在线涡流检测、外观质量检测、1Mpa气压进行气密性检测、机械性能检测和化学成分的质量检测。
5.如权利要求1所述的适用于大型绕管式换热器的超长铝合金管的制造工艺，其特征在于，所述步骤1)中采用50目陶瓷过滤箱对熔体进行过滤。
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