CN110560506A - 防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺 - Google Patents

防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，包括以下步骤：1)选料剪切；2)表面处理；3)加热穿孔；4)热轧和减径；5)矫正；6)初次打磨；7)退火；8)测量管径；9)酸洗和打磨；10)磷化和皂化；11)冷拔；12)浸润硼酸；13)正火；14)硼酸层去除；15)无损探伤和液压测试。本发明属于钢管生产工艺技术领域，具体是提供了一种在加热穿孔退火和正火加热的过程中采用氮气进行保护、减少管坯表面氧化和脱碳层的形成，在冷拔前控制酸洗洗去管壁的厚度除去管坯表面的氧化层和脱碳层，在正火前进行硼酸浸润处理保证管件在最终成品后不会形成氧化层和脱碳层的防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺。

Description

防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺
技术领域
本发明属于钢管生产工艺技术领域，具体是指防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺。
背景技术
高压锅炉用无缝钢管是锅炉管的一种，对制造钢管所用的钢种、工艺有严格的要求；高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件，要求钢管具有较高的强度和抗氧化腐蚀性能。
但是一般的钢管在热处理过程中因为温度较高表面会发生脱碳现象，钢管表面碳的含量降低后，一方面会导致表面和内部组织不均匀，强度降低，另一方面使表层和芯部线膨胀系数不同，在温度变化剧烈时表层会容易产生裂纹，因此采用传统的无缝钢管工艺生产时出现表面脱碳现象，会影响高压锅炉用无缝钢管生产时表面的强度和耐腐蚀性，严重影响其使用性能。
发明内容
为解决上述现有难题，本发明提供了防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，利用本方法制造高压锅炉用无缝钢管的过程中表面不会发生脱碳现象，从而保证表面和芯材的组织相同，温度变化时不会出现裂纹，提高管体的耐压和耐腐蚀的性能，适应高压锅炉无缝钢管的使用要求。
本发明采用的技术方案如下：一种可以避免高压锅炉用无缝钢管表面脱碳的生产工艺，包括以下步骤：
1)选料剪切，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定截面合适的管坯，并将管坯剪切成要求的长度；
2)表面处理，对管坯进行酸洗，并检查表面瑕疵并进行打磨修补；
3)加热穿孔，将管坯送入加热炉中，将加热炉中的空气进行抽真空并使用氮气进行填充，加热温度控制在1100-1200℃之间，加热后将管坯输送到穿孔机中穿孔；
4)热轧和减径，将穿孔后的管坯进行热轧和减径；
5)矫正，对减径后的管坯进行矫正；
6)初次打磨，管坯在运输中相互碰撞可以使大部分的氧化层自动脱落，但对于仍未脱落的氧化层需要进行打磨；
7)退火，将管坯放入加热炉中进行初次去应力退火，加热前将炉内进行抽真空并使用氮气进行填充，对管坯进行防氧化、脱碳保护，退火温度控制在600-680℃之间，保温时间控制在20-40分钟；
8)测量管径，选定固定位置测量管坯的内径和外径；
9)酸洗和打磨，对管坯进行酸洗，并保证酸洗后管坯的外径减少量为0.2-0.4mm，内径增加量为0.2-0.4mm，检查表面并进行打磨修补因为初次退火中虽然使用氮气进行了保护，但是难免会出现表面脱碳和氧化，对酸洗程度的控制可以保证脱氧层和氧化层的完全去除；
10)磷化和皂化，将管坯放入磷化缸中进行磷化；然后放入皂化缸中润滑浸泡后晾干；
11)冷拔，对磷化和皂化后的钢管进行冷拔，冷轧线速度控制在0.3～0.4米/分钟，在管坯内壁拔制成内螺纹；
12)浸润硼酸，将管坯在含有硼酸的酒精溶液中浸润，然后捞取并晾干，使管坯表面形成均匀地硼酸层；
13)正火，将内螺纹钢管进行正火热处理，正火前将加热炉中抽真空并充氮气进行保护，正火温度控制在900-950℃，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟；
14)硼酸层去除，将冷却后的管件喷淋酒精，使管件表面的硼酸层脱落；
15)无损探伤和液压测试，降温冷却后将管件从加热炉中取出，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
进一步地，所述磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2-5％，磷化液的温度高于60℃，磷化时间大于30分钟。
进一步地，所述管件放入皂化缸的时间要30分钟以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40％，温度不低于50℃。
进一步地，所述硼酸酒精溶液的浓度为10-20％，所述管件在硼酸溶液中浸润的时间为2-5分钟。
采用本发明防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，具有如下有益效果：
1、在加热穿孔、退火和正火管坯加热的过程中，均采用了氮气进行保护，防止炉内的氧气、水蒸气、二氧化碳等气体对管坯表面造成氧化和脱碳，虽然不能避免整个加工过程中形成氧化层或脱碳层，但是尽可能降低了氧化层和脱碳层形成的厚度，为后续完全去除氧化层和脱碳层提供了可能；
2、在冷拔前的酸洗进行管径变化的测量，保证酸洗过程能够将氧化层和脱碳性完全去除；
3、在正火前进行了硼酸浸润处理，使管件的外表面和内壁表面均包覆一层均匀的硼酸，硼酸在400℃以上即脱水成为硼酸酐，当温度达到800℃以上时，硼酸酐熔化成为粘性液体与空气隔绝，另外硼是极活泼的元素，它和氧具有极强的亲和力，可以吸收加热炉内的氧气，这些因素可以有效的防止工件表面氧化和脱碳。
说明书附图
图1为本发明防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺的流程示意图。
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。
防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，具体步骤为：
根据成品所需管件的尺寸长度及后续工艺消耗，选定截面合适的管坯，并将管坯剪切成要求的长度；对管坯进行酸洗，并检查表面瑕疵并进行打磨修补；将管坯送入加热炉中，将加热炉中的空气进行抽真空并使用氮气进行替换，加热温度控制在1100-1200℃之间，加热后将管坯输送到穿孔机中穿孔；将穿孔后的管坯进行热轧和减径；对减径后的管坯进行矫正；管坯在运输中相互碰撞可以使大部分的氧化层自动脱落，对于仍未脱落的氧化层需要进行打磨；将管坯放入加热炉中进行初次去应力退火，加热前将炉内进行抽真空，并用氮气进行填充从而对管坯进行防氧化、脱碳保护，退火温度控制在600-680℃之间，保温时间控制在20-40分钟；选定固定位置测量管坯的内径和外径；对管坯进行酸洗，并保证酸洗后管坯的外径减少量为0.2-0.4mm，内径增加量为0.2-0.4mm；将管坯放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2-5％，磷化液的温度高于60℃，磷化时间大于30分钟；然后放入皂化缸中润滑浸泡30分钟以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40％，温度不低于50℃后晾干；对磷化和皂化后的钢管进行冷拔，冷轧线速度控制在0.3～0.4米/分钟，在管坯内壁拔制成内螺纹；将管坯在含有硼酸的酒精溶液中浸润2-5分钟，然后捞取晾干，使管坯表面形成均匀地硼酸层；将内螺纹钢管进行正火热处理，加热前将炉内进行抽真空，并用氮气进行填充，正火温度控制在900-950℃，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟；将冷却后的管件喷淋酒精，使管件表面的硼酸层脱落；降温冷却后将管件从加热炉中取出，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
实施案例一：
1)选料剪切，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定截面合适的管坯，并将管坯剪切成1600mm的长度；
2)表面处理，对管坯进行酸洗，并检查表面瑕疵进行打磨修补；
3)加热穿孔，将管坯送入加热炉中，将加热炉中的空气进行抽真空并使用氮气进行替换，加热温度为1150℃，加热后将管坯输送到穿孔机中穿孔；
4)热轧和减径，将穿孔后的管坯进行热轧和减径；
5)矫正，对减径后的管坯进行矫正；
6)初次打磨，对在运输中相互碰撞仍未自动脱落的氧化层进行打磨；
7)退火，加热前将炉内进行抽真空，并使用氮气进行填充，退火温度控制在620℃，保温时间控制在30分钟；
8)测量管径，选定固定位置，测量得内径为101.25mm，外径为113.51mm；
9)酸洗和打磨，对管坯进行酸洗，酸洗后管坯内径为101.56mm，外径为113.23mm；
10)磷化和皂化，将管坯放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2％，磷化液的温度为75℃，磷化时间为60分钟；然后放入皂化缸中润滑浸泡40分钟，所述皂化缸中的皂化液的质量分数为50％，温度为60℃，晾干；
11)冷拔，对磷化和皂化后的钢管进行冷拔，冷轧线速度控制在0.4米/分钟；
12)浸润硼酸，将管坯浸润在15％的硼酸酒精溶液中，2分钟后捞取出来并晾干；
13)正火，正火前将加热炉中抽真空并充氮气进行保护，正火温度控制在900℃，每毫米内螺纹钢管的保温时间为25分钟；
14)硼酸层去除，将冷却后的管件喷淋酒精，使管件表面的硼酸层脱落；
15)无损探伤和液压测试，降温冷却后将管件从加热炉中取出，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
实施案例二：
1)选料剪切，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定截面合适的管坯，并将管坯剪切成1700mm的长度；
2)表面处理，对管坯进行酸洗，并检查表面瑕疵进行打磨修补；
3)加热穿孔，将管坯送入加热炉中，将加热炉中的空气进行抽真空并使用氮气进行替换，加热温度为1200℃，加热后将管坯输送到穿孔机中穿孔；
4)热轧和减径，将穿孔后的管坯进行热轧和减径；
5)矫正，对减径后的管坯进行矫正；
6)初次打磨，对在运输中相互碰撞仍未自动脱落的氧化层进行打磨；
7)退火，加热前将炉内进行抽真空，并使用氮气进行填充，退火温度控制在680℃，保温时间控制在20分钟；
8)测量管径，选定固定位置，测量得内径为220.55mm，外径为235.51mm；
9)酸洗和打磨，对管坯进行酸洗，酸洗后管坯内径为220.15mm，外径为235.30mm；
10)磷化和皂化，将管坯放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为4％，磷化液的温度为70℃，磷化时间为50分钟；然后放入皂化缸中润滑浸泡40分钟，所述皂化缸中的皂化液的质量分数为50％，温度为60℃，晾干；
11)冷拔，对磷化和皂化后的钢管进行冷拔，冷轧线速度控制在0.4米/分钟；
12)浸润硼酸，将管坯浸润在20％的硼酸酒精溶液中，3分钟后捞取出来并晾干；
13)正火，正火前将加热炉中抽真空并充氮气进行保护，正火温度控制在920℃，每毫米内螺纹钢管的保温时间为30分钟；
14)硼酸层去除，将冷却后的管件喷淋酒精，使管件表面的硼酸层脱落；
15)无损探伤和液压测试，降温冷却后将管件从加热炉中取出，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)选料剪切，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定截面合适的管坯，并将管坯剪切成要求的长度；
2)表面处理，对管坯进行酸洗，并检查表面瑕疵并进行打磨修补；
3)加热穿孔，将管坯送入加热炉中，将加热炉中的空气进行抽真空并使用氮气进行填充，加热温度控制在1100-1200℃之间，加热后将管坯输送到穿孔机中穿孔；
4)热轧和减径，将穿孔后的管坯进行热轧和减径；
5)矫正，对减径后的管坯进行矫正；
6)初次打磨，管坯在运输中相互碰撞可以使大部分的氧化层自动脱落，但对于仍未脱落的氧化层需要进行打磨；
7)退火，将管坯放入加热炉中进行初次去应力退火，加热前将炉内进行抽真空并使用氮气进行填充，对管坯进行防氧化、脱碳保护，退火温度控制在600-680℃之间，保温时间控制在20-40分钟；
8)测量管径，选定固定位置测量管坯的内径和外径；
9)酸洗和打磨，对管坯进行酸洗，并保证酸洗后管坯的外径减少量为0.2-0.4mm，内径增加量为0.2-0.4mm，检查表面并进行打磨修补；
10)磷化和皂化，将管坯放入磷化缸中进行磷化；然后放入皂化缸中润滑浸泡后晾干；
11)冷拔，对磷化和皂化后的钢管进行冷拔，冷轧线速度控制在0.3～0.4米/分钟，在管坯内壁拔制成内螺纹；
12)浸润硼酸，将管坯在含有硼酸的酒精溶液中浸润，然后捞取并晾干，使管坯表面形成均匀的硼酸层；
13)正火，将内螺纹钢管进行正火热处理，正火前将加热炉中抽真空并充氮气进行保护，正火温度控制在900-950℃，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟；
14)硼酸层去除，将冷却后的管件喷淋酒精，使管件表面的硼酸层脱落；
15)无损探伤和液压测试，降温冷却后将管件从加热炉中取出，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
2.根据权利要求1所述的防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，其特征在于:所述磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2-5％，磷化液的温度高于60℃，磷化时间大于30分钟。
3.根据权利要求1所述的防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，其特征在于:所述管件放入皂化缸的时间要30分钟以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40％，温度不低于50℃。
4.根据权利要求1所述的防止高压锅炉用无缝钢管表面脱碳生产工艺，其特征在于:所述硼酸酒精溶液的浓度为10-20％，所述管件在硼酸溶液中浸润的时间为2-5分钟。
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