CN109570260A - 一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，通过预复合、冷轧、热处理等相结合的工艺，生产出的双层复合奥氏体不锈钢无缝管抗应力腐蚀开裂能力强、抗拉强度与屈服强度高，结合效果好。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢复合管生产领域，尤其涉及一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺。
背景技术
随着我国核电技术的发展，一种以铅铋为冷却剂的新型快中子增殖反应堆开始设计与建造，其内表面热交换介质为二回路去离子水，外表面热交换介质为一回路液态金属铅铋。为防止服役过程中可能存在的裂纹快速扩展，对热交换器传热管设计成双层复合不锈钢无缝管结构，以使中间界面层有效吸收可能存在的裂纹扩展应力。双层复合不锈钢无缝管具有两层结构，其内层和外层均为不锈钢无缝管，且内外层应为相同材质、相同状态或者具有相同热膨胀系数材质的不锈钢无缝管。
一般情况下，不锈钢复合管通常由不锈钢和碳素结构钢两种金属材料采用无损压力同步复合成的新材料，兼具不锈钢抗腐蚀耐磨和卓越美丽的外表，以及碳素钢良好的抗弯强度及抗冲击性。不锈钢和碳素结构钢复合管产品广泛用于油气输送、钢结构、网架工程施工，石油石化、市政设施、路桥护栏、建筑装饰工程施工、车船制造、城市管网、摩托车保险杠等领域。工业用不锈钢复合管通常是内层为不锈钢、外层为碳钢的双层结构，以焊接管为主。具有代表性的焊接不锈钢复合管专利包括：一种不锈钢复合管【专利号CN205479762U】、一种不锈钢复合管【专利号CN203051990U】以及一种不锈钢复合管【专利号CN203892737U】。以上专利技术均为不锈钢与碳钢复合，且均为焊接管，复合方式主要有爆炸复合、机械复合、液压胀复合等。以上专利技术的焊接不锈钢复合管主要应用于石油化工、油气输送等工业领域，不适用于新型快堆换交换器用不锈钢复合管的制备，也不适用于不锈钢无缝管的双层复合制造。
发明内容
本发明提供了一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，生产出的双层复合奥氏体不锈钢无缝管抗应力腐蚀开裂能力强、抗拉强度与屈服强度高，结合效果好。
为了达到所述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、双层管预复合，包括以下步骤：
S101：将内层管套入外层管内，保证所述内层管和所述外层管两端平齐；
S102：对所述内层管与所述外层管的端部进行打头或缩径处理，管端打头或缩径长度为50-200mm，打头区减径量不小于3mm；
S103：冷拔处理，冷拔预复合减径量不小于2mm；
S104：对两端进行切除，打头或缩径端的切除长度不少于200mm，尾端切除长度为不少于50mm；
（2）、对预复合后的管材进行冷轧处理，第一道冷轧相对变形量不超过50%，总减壁量不超过1.0mm；
（3）、最终热处理采用光亮固溶处理，固溶温度范围1050～1100℃，每毫米保温时间约2-4分钟，以使退火处理充分，在确保结合界面牢固的同时，保证组织和性能符合技术条件要求。
冷轧处理过程中，避免剪应力超过预复合结合力，避免内外层外错位、松动，以顺利实现最终复合。
预复合中减径量过小，会导致预复合不到位，内外层管界面结合力差，在后续矫直和冷轧过程中发生内外层管错位松动，无法实现最终复合。避免内外层管冷轧减壁时对复合层界面造成过大的剪切应力，避免内外层外错位、松动，保证实现最终复合。
作为一种优选，预复合后的管材进行中间热处理，采用光亮退火处理方式，退火温度范围1050～1100℃，每毫米保温时间至少2分钟，以使退火处理充分，在确保结合界面牢固的同时，保证组织和性能符合技术条件要求。
作为一种优选，所述内层管的外径（OD2）与所述外层管的内径（ID1）差值为1.0～4.0mm。
作为一种优选，预复合处理前，采用细于600目的抛光砂带对所述外层管内表面和所述内层管外表面进行抛光处理，表面粗糙度Ra不超过0.8μm。
作为一种优选，预复合后的双层不锈钢管外表面采用浸渍丙酮的白布条擦拭，采用浸渍丙酮的白布条吹扫内表面，并用干燥、无油压缩空气吹干。
微观上预复合的双层之间还存在一定的间隙，不应采用完全浸泡式的脱脂清洗或酸洗工艺进行去油处理，以防止脱脂液或酸液进入双层间隙，给后续复合带来不利影响。
作为一种优选，所述外层管的管壁厚度大于所述内层管的管壁厚度。
作为一种优选，管材坯料为不锈钢退火态中间管，所述中间管两端进行倒角处理。
综上，与现有技术相比，本发明的优点在于：本工艺生产出的双层复合奥氏体不锈钢无缝管残余应力值低，检测抗拉强度可达583 MPa、屈服强度可达235 MPa，晶粒度等级可达6.5级，复合管结合层的结合效果好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是横向晶粒度示意图；
图3是纵向晶粒度示意图；
图4是200X界面层照片；
图5是1000X界面层照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
该双层复合不锈钢无缝管制造工艺包括以下步骤：
1、中间管选用
外层管要求：外管材质为316L，尺寸规格为φ19*2mm，内表面光滑光亮，其内表面粗糙度尽可能低，外表面粗糙度Ra控制在0.20um以下，测量并记录数据。内窥镜检查其内表面，并拍照记录。测量其弯曲度，要求弯曲度不超过0.25mm/m。如超过，测需要重新矫直。
内层管要求：内管材质为316L，内管尺寸规格为φ14*1.2mm，内管外表面经过精抛，内管外表面粗糙度Ra控制在0.20um以下，测量并记录数据。测量其弯曲度，要求弯曲度不超过0.25mm/m。如超过，测需要重新矫直。
对内管和外管进行管端圆滑倒角和内外表面清洁处理，要求内管能顺利套入外管内，并且不得对管材造成表面划伤、擦伤等缺陷或导致管材弯曲。
2、复合管制造
1）将处理好的内层管套入外层管中，套入过程中尽量避免造成表面划伤。
2）将双层管进行空芯冷拔，拔至名义尺寸为φ17*3.4mm，冷拔过程中应注意控制直线度。
3）冷拔后管子切头、尾后经清洁处理，脱脂清洗后进行光亮退火和矫直处理，退火温度1060℃，速度400mm/min，保温时间超过15min。光亮退火后进行矫直，不得出现矫瘪、矫直印等现象，以防止预复合开裂现象发生。
4）矫直后的双层预复合管采用三辊精轧机精轧至成品名义规格为φ14*3mm，轧制过程中送进量1.0mm，相对变形量30％，冷轧减壁量0.4mm。
5）精轧后的复合管经过脱脂清洗后进行光亮退火和矫直处理，退火温度1060℃，速度600mm/min，在1050℃以上保温时间超过约9min。
6）光亮退火后复合管进行矫直和抛光处理，抛光砂带最大目数为600目，抛光后的表面粗糙度Ra不超过0.5um。
3、成品检验
1）抛光后的复合管送检，实测尺寸如下表所示。表面质量符合技术条件要求。
2）残余应力检测：试验标准ASTM E1928，检测结果残余应力值为6.04MPa，判定为合格。
3）应力腐蚀开裂试验：试验标准RCC-M MC1362-2007，结果为未开裂，判定为合格。
4）室温拉伸：试验标准RCC-M MC1210-2007，检测结果抗拉强度Rm=583 MPa，屈服强度Rp0.2=235 MPa，断后伸长率A=51％，判定为合格。
5）晶粒度：试验标准RCC-M MC1330，检测结果纵向横向均为6.5级，判定为合格，具体如图2和图3所示。
6）扩口试验：试验标准RCC-M MC1271，结果为无裂纹，判定为合格。
7）压扁试验：试验标准RCC-M MC1272，结果为无裂纹，判定为合格。
8）界面层显微组织：检验方法扫描电镜，检验结果表明复合管结合层界面以机械结合为主、冶金结合为辅，判定为合格，具体结合情况如图4和图5所示。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、双层管预复合，包括以下步骤：
S101：将内层管套入外层管内，保证所述内层管和所述外层管两端平齐；
S102：对所述内层管与所述外层管的端部进行打头或缩径处理，管端打头或缩径长度为50-200mm，打头区减径量不小于3mm；
S103：冷拔处理，冷拔预复合减径量不小于2mm；
S104：对两端进行切除，打头或缩径端的切除长度不少于200mm，尾端切除长度为不少于50mm；
（2）、对预复合后的管材进行冷轧处理，第一道冷轧相对变形量不超过50%，总减壁量不超过1.0mm；
（3）、最终热处理采用光亮固溶处理，固溶温度范围1050～1100℃，每毫米保温时间为2-4分钟。
2.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：预复合后的管材进行中间热处理，采用光亮退火处理方式，退火温度范围1050～1100℃，每毫米保温时间至少2分钟。
3.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：所述内层管的外径与所述外层管的内径差值为1.0～4.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：预复合处理前，采用细于600目的抛光砂带对所述外层管内表面和所述内层管外表面进行抛光处理，表面粗糙度Ra不超过0.8μm。
5.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：预复合后的双层不锈钢管外表面采用浸渍丙酮的白布条擦拭，采用浸渍丙酮的白布条吹扫内表面，并用干燥、无油压缩空气吹干。
6.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：所述外层管的管壁厚度大于所述内层管的管壁厚度。
7.根据权利要求1所述的一种双层复合不锈钢无缝管制造工艺，其特征在于：管材坯料为不锈钢退火态中间管，所述中间管两端进行倒角处理。
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