CN108746243A - 一种同钢种双层复合无缝管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，包括：（一）将圆钢剥皮和切断；（二）将圆钢用热穿孔机穿孔得毛管；（三）将毛管酸洗；（四）将毛管冷轧，然后热处理，重复此步骤至达到内层管、外层管复合前规格；（五）将步骤（四）得的外层管套在内层管外，复合冷拔，后光亮热处理；（六）将所得管子矫直；（七）所得钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库；本发明通过对复合前母管的最终冷加工变形量、热处理方式、热处理制度、复合变形工艺进行规定，产出尺寸精度高、表面质量好、组织性能稳定、实用性强的双层管，解决了双层复合管管缝间隙较大、抗拉脱能力较差的问题，也突破了双层复合管加工方式的局限性。

Description

一种同钢种双层复合无缝管的制造方法

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种双层复合无缝管的制造方法，具体涉及一种同钢种双层复合无缝管的制造方法。

背景技术

随着工业技术的发展，石油、化工、能源及核工业等行业对换热器的要求不断提高，这使得换热设备的构造越来越复杂，结构体积越来越大，为了提高换热管的抗磨损或抗腐蚀能力，同时满足结构刚度、强度和稳定性的要求，换热管从原来的单金属管发展到双层管，为了进一步提高热传导效率，形成了双层换热管，双层换热管具有优异的防腐蚀性和优良的热传导性；

目前，同钢种双层复合无缝管目前国内生产厂家较少，常见的生产工艺有：（一）冷轧成型：因冷轧成型方式为轧辊与顶头配合轧制，轧制管材尺寸均匀性不如冷拔成型管材，故导致产品质量不稳定，产品成材率低且加工成本过高；（二）冷拔成型：此加工方式加工成本低，但国内冷拔双层管无法满足产品要求的管缝间隙、内外层拉脱力等特殊要求；因此，研发一种能克服上述缺陷的双层管的制造方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如何解决了双层复合管管缝间隙较大、抗拉脱能力较差的问题，克服现有技术的缺点，提供一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，该方法通过对复合前母管的最终冷加工变形量、热处理方式、热处理制度、复合变形工艺进行规定，生产出产品尺寸精度高、表面质量好、组织性能稳定、实用性强的双层复合无缝管，该方法同时也突破了同钢种双层复合无缝管加工方式的局限性。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，得到一定规格的毛管；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，然后热处理，重复此步骤至达到内层管、外层管复合前规格；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，进行复合冷拔，后进行光亮热处理；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（一）对圆钢进行剥皮时，剥皮量为单边1mm。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（二）中穿孔温度控制在1080-1120℃，穿孔后毛管的规格为Φ80×6.5mm。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（三）酸洗时酸洗温度控制为50-70℃，酸洗时间为40-60min，酸液按质量百分比计包括：氢氟酸6%，硝酸12%，余量为水，以上各组分之和为100%。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（四）对毛管进行冷轧时，先将毛管冷轧至规格为Φ57×3.5mm，继续冷轧至规格为Φ30×2.5mm，然后对毛管冷轧至规格为Φ22-25×1.3mm得到外层管，对另一毛管冷轧至规格为Φ13.4-14×1.2mm得到内层管。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（四）热处理具体为：

对内层管进行光亮热处理，热处理温度控制在1060-1090℃；

对外层管进行冷态或光亮热处理，热处理温度控制在1060-1090℃。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，经步骤（四）处理后的外层管成品冷拔变形量控制在30-35%，内层管变形量＜5%。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，步骤（五）中对内外层管进行复合冷拔，复合冷拔后的规格为Φ16×2.5mm，控制拔制速度＜6m/min，冷拔后光亮热处理温度为1070-1100℃，其中：

在冷拔前对外层管的内外表面分别涂覆润滑油，对内层管的外表面涂覆润滑油。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，内层管、外层管复合后管缝间隙≤5μm；双层复合无缝管的拉脱力≥15kN。

前述同钢种双层复合无缝管的制造方法中，制造出的钢种双层复合无缝管的性能具体如下：

室温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥170MPa，抗拉强度Rm≥485MPa，断后延伸率A≥35%，布氏硬度≤192HB；

400℃高温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥101MPa，抗拉强度Rm≥421MPa

以上技术方案中所用的冷轧工艺都是本领域常用的冷轧钢管工艺。

本发明的有益效果是：

本发明对内层管、外层管的规格进行规定，使外层管复合后变形量控制在30%-35%，内层管变形量＜5%，以保证双层复合管的尺寸精度；内层管成品冷拔小变形量保证产品内孔尺寸不受影响，将尺寸变化完全控制在外层管变形上，将质量控制点减少，保证产品质量的稳定性。

本发明对内层管、外层管成品冷拔润滑进行规定，对外层管内外表面、内层管外表面进行润滑，使成品冷拔时管材表面具有良好的表面状态，保证管缝间隙不产生裂纹等缺陷。

本发明采用冷轧和冷拔相结合的方式，先冷轧使外层管发生均匀的变形，控制变形量为30-35%，而内层管发生的变形量控制在＜5%，在复合后再进行冷拔手段，从而使得外层管紧密牢固地覆盖于钢管外表，充分贴合，复合后的管材在热处理态下的可以见具有优异的抗拉脱能力：双层复合无缝管的拉脱力≥15kN，在冷态和固溶态测试下可见尺寸精度高管缝小：内层管、外层管复合后管缝间隙≤5μm，且本发明的复合管还具有优异的力学性能：室温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥170MPa，抗拉强度Rm≥485MPa，断后延伸率A≥35%，布氏硬度≤192HB；400℃高温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥101MPa，抗拉强度Rm≥≥421MPa；

本发明冷轧与冷拔相结合的方式扬长避短，部分冷轧，部分冷拔，避免因轧制导致产品质量不稳定成本过高，同时也避免了因冷拔导致的管缝间隙、内外层拉脱力不符合要求等缺陷，将两者结合在一起，同时严格对热处理方式、热处理制度、变形工艺进行规定，加工出产品尺寸精度高、表面质量好、组织性能稳定、实用性强的同钢种双层复合无缝管，很好的解决了双层复合管管缝间隙较大、抗拉脱能力较差的问题，同时也突破了同钢种双层复合无缝管加工方式的局限性。

附图说明

图1为本发明实施例同钢种双层复合无缝管在热处理态下的一组抗拉脱能力的示意图；

图2为本发明实施例同钢种双层复合无缝管在热处理态下的另一组抗拉脱能力的示意图；

图3为本发明实施例冷态双层管热处理前的管缝间隙的示意图；

图4为图3中冷态双层管热处理后的管缝间隙的示意图；

图5为本发明实施例固溶态双层管热处理前的管缝间隙的示意图；

图6为图5中固溶态双层管热处理后的管缝间隙的示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，得到一定规格的毛管；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，然后热处理，重复此步骤至达到内层管、外层管复合前规格；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，进行复合冷拔，后进行光亮热处理；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

实施例2

本实施例提供的一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断，剥皮量为单边1mm；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，穿孔温度控制在1080-1120℃，穿孔后毛管的规格为Φ80×6.5mm；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

酸洗时酸洗温度控制为60℃，酸洗时间为50min，酸液按质量百分比计包括：氢氟酸6%，硝酸12%，余量为水，以上各组分之和为100%；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，先将毛管冷轧至规格为Φ57×3.5mm，然后光亮热处理，光亮热处理温度控制在1070℃；继续冷轧至规格为Φ30×2.5mm，然后光亮热处理，温度控制在1070℃；

然后对毛管冷轧至规格为Φ22×1.3mm得到外层管，对外层管进行冷态或光亮热处理，热处理温度控制在1070℃；

对另一毛管冷轧至规格为Φ13.4×1.2mm得到内层管，对内层管进行光亮热处理，热处理温度控制在1070℃；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，先对外层管的内外表面分别涂覆EF-306c润滑油，对内层管的外表面涂覆EF-306c润滑油，然后进行冷拔，冷拔后的规格为Φ16×2.5mm，控制拔制速度＜6m/min，冷拔后进行光亮热处理，光亮热处理温度为1090℃；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

在本实施例中，经步骤（四）处理后的外层管成品冷拔变形量控制在32%，内层管变形量＜5%。

实施例3

本实施例提供的一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断，剥皮量为单边1mm；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，穿孔温度控制在1080-1120℃，穿孔后毛管的规格为Φ80×6.5mm；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

酸洗时酸洗温度控制为50℃，酸洗时间为40min，酸液按质量百分比计包括：氢氟酸6%，硝酸12%，余量为水，以上各组分之和为100%；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，先将毛管冷轧至规格为Φ57×3.5mm，然后光亮热处理，光亮热处理温度控制在1060℃；继续冷轧至规格为Φ30×2.5mm，然后光亮热处理，温度控制在1060℃；

然后对毛管冷轧至规格为Φ25×1.3mm得到外层管，对外层管进行冷态或光亮热处理，热处理温度控制在1060℃；

对另一毛管冷轧至规格为Φ14×1.2mm得到内层管，对内层管进行光亮热处理，热处理温度控制在1060℃；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，先对外层管的内外表面分别涂覆EF-306c润滑油，对内层管的外表面涂覆EF-306c润滑油，然后进行冷拔，冷拔后的规格为Φ16×2.5mm，控制拔制速度＜6m/min，冷拔后进行光亮热处理，光亮热处理温度为1070℃；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

在本实施例中，经步骤（四）处理后的外层管成品冷拔变形量控制在30%，内层管变形量＜5%。

实施例4

本实施例提供的一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断，剥皮量为单边1mm；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，穿孔温度控制在1080-1120℃，穿孔后毛管的规格为Φ80×6.5mm；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

酸洗时酸洗温度控制为70℃，酸洗时间为60min，酸液按质量百分比计包括：氢氟酸6%，硝酸12%，余量为水，以上各组分之和为100%；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，先将毛管冷轧至规格为Φ57×3.5mm，然后光亮热处理，光亮热处理温度控制在1090℃；继续冷轧至规格为Φ30×2.5mm，然后光亮热处理，温度控制在1090℃；

然后对毛管冷轧至规格为Φ23×1.3mm得到外层管，对外层管进行冷态或光亮热处理，热处理温度控制在1090℃；

对另一毛管冷轧至规格为Φ13.8×1.2mm得到内层管，对内层管进行光亮热处理，热处理温度控制在1090℃；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，先对外层管的内外表面分别涂覆EF-306c润滑油，对内层管的外表面涂覆EF-306c润滑油，然后进行冷拔，冷拔后的规格为Φ16×2.5mm，控制拔制速度＜6m/min，冷拔后进行光亮热处理，光亮热处理温度为1100℃；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

在本实施例中，经步骤（四）处理后的外层管成品冷拔变形量控制在35%，内层管变形量＜5%。

在本实施例1-4中，内层管、外层管复合后管缝间隙经多组实验观察具体如图3-6所示可见按此发明步骤生产的双层管不管在冷态还是固定态下，管缝间隙≤要求的5μm，说明按此发明步骤生产的双层管尺寸精度更高；

双层复合无缝管的拉脱力具体如图1-2所示，经多组实验可见热处理后的双层复合无缝管承受18-19kN拉力时方可拉脱，高于要求的15kN，说明按此发明步骤生产的双层管抗拉脱能力优秀。

在本实施例中，本发明同钢种双层复合无缝管通过控制合理的热处理制度，使产品拥有优异的理化性能，具体见表1、表2及表3；

表1 同钢种双层复合无缝管的力学性能1

表2 同钢种双层复合无缝管的力学性能2

表3 同钢种双层复合无缝管的晶间腐蚀性能

本发明的步骤（四）、（五）中通过内层管、外层管合理的变形量设计和热处理制度、合理的冷拔工序控制，使双层管充分贴合，使产品具有优异的尺寸精度及抗拉脱能力，同时具有优异的理化性能。

本发明的方法通过对复合前母管的最终冷加工变形量、热处理方式、热处理制度、复合变形工艺进行规定，解决了双层复合管管缝间隙较大、抗拉脱能力较差的问题，该方法生产的产品尺寸精度高、表面质量好、组织性能稳定、实用性强，同时也突破了同钢种双层复合无缝管加工方式的局限性。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（一）将圆钢进行剥皮和切断；

（二）将经步骤（一）处理后的圆钢采用Φ60mm热穿孔机进行穿孔，得到一定规格的毛管；

（三）将步骤（二）所得的毛管酸洗去除氧化皮；

（四）将经步骤（三）处理后的毛管进行冷轧，然后热处理，重复此步骤至达到内层管、外层管复合前规格；

（五）将步骤（四）得到的外层管套在内层管外，进行复合冷拔，后进行光亮热处理；

（六）将步骤（五）所得的管子进行矫直；

（七）将步骤（六）所得的钢管进行成品直管理化检测、表面检验，合格品定切标识后包装入库。

2.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（一）对圆钢进行剥皮时，剥皮量为单边1mm。

3.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（二）中穿孔温度控制在1080-1120℃，穿孔后毛管的规格为Φ80×6.5mm。

4.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（三）酸洗时酸洗温度控制为50-70℃，酸洗时间为40-60min，酸液按质量百分比计包括：氢氟酸6%，硝酸12%，余量为水，以上各组分之和为100%。

5.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（四）对毛管进行冷轧时，先将毛管冷轧至规格为Φ57×3.5mm，继续冷轧至规格为Φ30×2.5mm，然后对毛管冷轧至规格为Φ22-25×1.3mm得到外层管，对另一毛管冷轧至规格为Φ13.4-14×1.2mm得到内层管。

6.根据权利要求5所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（四）所述的热处理具体为：

对内层管进行光亮热处理，热处理温度控制在1060-1090℃；

对外层管进行冷态或光亮热处理，热处理温度控制在1060-1090℃。

7.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：经步骤（四）处理后的外层管成品冷拔变形量控制在30-35%，内层管变形量＜5%。

8.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：步骤（五）中对内外层管进行复合冷拔，复合冷拔后的规格为Φ16×2.5mm，控制拔制速度＜6m/min，冷拔后所述光亮热处理温度为1070-1100℃，其中：

在冷拔前对外层管的内外表面分别涂覆润滑油，对内层管的外表面涂覆润滑油。

9.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：所述内层管、外层管复合后管缝间隙≤5μm；双层复合无缝管的拉脱力≥15kN。

10.根据权利要求1所述的同钢种双层复合无缝管的制造方法，其特征在于：制造出的钢种双层复合无缝管的性能具体如下：

室温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥170MPa，抗拉强度Rm≥485MPa，断后延伸率A≥35%，布氏硬度≤192HB；

400℃高温拉伸性能：屈服强度Rp0.2≥101MPa，抗拉强度Rm≥421MPa。