CN115255022B - 一种抗氢高温合金管及其制备方法 - Google Patents

一种抗氢高温合金管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗氢高温合金管及其制备方法，该抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.05%‑0.1%、Nb 0.4%‑0.8%、Cr 19%‑20.5%、Ni 33%‑35%、Mn 1.2%‑1.5%、Ti 0.15%‑0.6%、稀土元素0.13%‑0.18%、Al 0.15%‑0.6%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；与常规的800系列合金相比：降低了硅含量，提高了锰含量，从而能够增强淬透性，降低后期锻造与穿孔过程中的加工难度；降低了铬含量，提高了镍含量，能够降低锻造与穿孔难度，增加延伸率；除杂完成后加入稀土硅铁合金，稀土元素能够将弥散在合金液中的氧化铝、氧化钛、等夹杂物变形，减少裂纹的产生；高含量的铌，可以固定钢中的碳，减少碳化铬的析出，减少晶间腐蚀的可能性，提高蠕变强度；还能提高抗氢性能，进一步提高合金材料使用寿命。

Description

一种抗氢高温合金管及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金钢材技术领域，具体涉及一种抗氢高温合金管及其制备方法。
背景技术
Incoloy合金是一种镍铬铁合金，包括Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT等种类的800系列合金，其性能优良，在石化行业中得到了广泛应用。合金材料在冶炼、酸洗等工艺过程中吸收的氢或者在使用过程中由环境中吸收的氢，会导致合金材料的力学性能下降，使合金材料的韧性和塑性降低，易开裂或脆断。在实际应用中临氢工况很普遍，因此合金材料的抗氢性能十分重要的。另外，800系列合金多用于高温承压部位，要求合金材料具有良好的抗高温蠕变性能。目前，国产的800系列合金由于基础冶金技术与生产工艺的缺陷，导致碳化物析出和内生夹杂物的存在，使得合金材料长期使用过程中，不可避免的开始逐渐劣化，最终失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗氢高温合金管的制备方法，该方法制得的合金管具有优异的抗氢性能和耐高温高压性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.05%-0.1%、Nb 0.4%-0.8%、Cr19%-20.5%、Ni 33%-35%、Mn 1.2%-1.5%、Ti 0.15%-0.6%、稀土元素0.13%-0.18%、Al 0.15%-0.6%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；
包括以下步骤：
步骤（1）、熔炼：将生铁加入熔炼炉中，抽走熔炼炉中的空气并隔断外界空气升温熔化，充分熔化后向熔炼炉中加入铌铁、铬铁、镍板、锰铁、钛铁、铝粒，升温并保温至全部熔融，得到合金液；
向合金液中充入高纯氩气，对合金液进行除杂处理，得到除杂后的合金液；
向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金，稀土硅铁合金熔融后，得到精炼合金液；
将精炼合金液铸造成合金棒；
步骤（2）、电渣：对合金棒进行电渣处理，得到精炼后的合金锭；
步骤（3）、锻造：将精炼后的合金锭锻造成圆形合金实心管坯；
步骤（4）、穿孔：对圆形合金实心管坯加热后，采用合金管穿孔设备进行穿孔处理，得到空心合金毛管；
步骤（5）、轧制：对空心合金毛管进行冷轧处理，得到合金管半成品；
步骤（6）、去油：对合金管半成品进行去油处理，得到去油后的合金管半成品；
步骤（7）、退火：对去油后的合金管半成品进行退火处理，得到退火后的合金管半成品；
步骤（8）、酸洗：对退火后的合金管半成品进行酸洗处理，得到抗氢高温合金管。
优选地，所述步骤（1）中，熔化温度为1450-1550℃，升温后的温度为1550-1580℃，充入的高纯氩气的流速为0.2-0.4m3/h，氩气的充入量为使熔炼炉内压力不大于1×104Pa。
优选地，所述步骤（2）具体包括：
在水冷结晶器中，以步骤（1）中制得的合金棒作为自耗电极，插入到熔渣中，通电，形成回路，熔渣在电流的作用下产生高温，高温将自耗电极熔化成熔滴，熔滴穿过熔渣，熔滴中的硫、磷元素与熔渣反应，去除熔滴中的杂质，去除杂质后的熔滴在水冷条件下结晶，得到精炼后的合金锭；
其中，通入的电流强度为9000-15000A；熔渣是由氟化物和强金属氧化物所组成，包括CaF2·CaO-Al2O3·SiO2、CaF2·CaO-A12O3中的任一种。
优选地，所述步骤（3）中，锻造的条件为：将精炼后的合金锭在2h内升温至1350℃，保温25min后进行锻造，开锻温度为1250℃，终锻温度大于800℃。
优选地，所述步骤（4）中，加热后的圆形合金实心管坯的温度为950-1200℃（即穿孔的温度为950-1200℃）。
优选地，所述冷轧处理产生的变形量为5-10%。
优选地，所述退火为在960-990℃、保温10-20min，然后降温至常温。
采用上述的抗氢高温合金管的制备方法制备得到的抗氢高温合金管。
本发明还提供了一种合金管穿孔设备，所述合金管穿孔设备能用于上述方法中对加热后的圆形合金实心管坯进行穿孔处理。
一种合金管穿孔设备，包括机体、设置在所述机体上的穿孔机构、设置在所述机体上的下料机构，所述穿孔机构包括下轧辊、上轧辊、芯棒，所述下轧辊与所述上轧辊同向转动，所述下轧辊与所述上轧辊对圆形合金实心管坯进行驱动自转，所述芯棒对圆形合金实心管坯进行穿孔处理；
所述下料机构包括下料架、推料板、限制叶，所述推料板将空心合金毛管进行推起移位到所述下料架上，所述限制叶对空心合金毛管在所述下料架上的移动进行限位减速；
保证所述推料板转动一圈将空心合金毛管推起移位到所述下料架上时，所述限制叶转动一次，使下一个所述限制叶继续对下一个空心合金毛管进行限位减速。
优选地，所述穿孔机构还包括轴杆、第一驱动电机、第一驱动链条，所述机体上转动配合有多个所述轴杆，所述轴杆位于同一平面内，所述轴杆上均固定安装有多个所述下轧辊，所述机体内固定安装有所述第一驱动电机，所述第一驱动电机的轴上与两侧的所述轴杆上均张紧有所述第一驱动链条。
优选地，所述机体上转动配合有多个控制轮，所述控制轮分别位于各个所述下轧辊的两侧，所述控制轮上均活动安装有连架，所述连架的上侧设置有齿，所述控制轮侧面设置有齿，所述连架的上侧与所述控制轮的上侧之间相啮合，所述连架上均转动配合有滚轴，所述滚轴上均固定安装有所述上轧辊，所述上轧辊均与所述下轧辊相对，所述机体上固定安装有多个转臂气缸，所述转臂气缸的轴上与所述控制轮上均张紧有驱动带。
优选地，所述机体上固定安装有多个弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆均位于各个所述上轧辊的两侧，所述弹性伸缩杆的伸杆上均固定安装有限位架，所述机体上固定安装有多个第二驱动电机，所述第二驱动电机的轴上与所述滚轴上均张紧有第二驱动链条，所述第二驱动链条贯穿所述限位架的上方。
优选地，所述机体的一侧固定安装有芯棒控制机，所述芯棒控制机上活动安装有所述芯棒，所述芯棒位于所述上轧辊与所述下轧辊之间，所述芯棒控制机上设置有进水口。
优选地，所述下料机构还包括挡板、下料电机、第一传动带，所述机体一端设置有所述下料架，所述下料架上固定安装有所述挡板，所述挡板用于阻拦空心合金毛管的移动，所述机体一侧转动配合有所述推料板，下料架下方设置有下料电机，所述下料电机的轴上与所述推料板的轴上张紧有所述第一传动带。
优选地，所述下料架上转动配合有中心杆，所述中心杆贯穿所述下料架，所述中心杆上固定安装有多个所述限制叶，所述下料架上固定安装有同轴变向箱，所述同轴变向箱中设置有变相齿轮组，所述中心杆与变相齿轮组的一端相连，变相齿轮组的另一端上固定安装有槽轮，所述下料架上转动配合有带轮，所述带轮上设置有延伸杆，所述带轮上的延伸杆驱动所述槽轮进行一次转动，所述带轮的轴上与所述下料电机的轴上张紧有第二传动带。
优选地，所述芯棒控制机上固定安装有感应器，所述芯棒贯穿所述感应器，所述机体上固定安装有液压杆，所述液压杆与所述芯棒相对，所述感应器与所述液压杆信号相连，所述感应器与所述下料电机信号相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中，与常规的800系列合金相比，在制备合金管时，降低了硅含量，提高了锰含量，从而能够增强淬透性，降低后期锻造与穿孔过程中的加工难度；降低了铬含量，提高了镍含量，能够降低锻造与穿孔难度，增加延伸率；加入适量的铝粒能够起到脱氧作用和改善合金液的流动性及减少合金液中气体和夹杂物的作用；在除杂完成后加入稀土，能够将弥散在钢水中的氧化铝、氧化钛、硫化锰等夹杂物变形，从原来的方块型、纺锤形等变为近球形，减少晶间开裂的可能性，从而减少裂纹的产生；
加入了碳含量8倍的铌，铌对于碳有极强的亲和力，可以固定钢中的碳，配合原本就含有的钛元素，减少碳化铬的析出，减少晶间腐蚀的可能性，提高蠕变强度；铌还能带来一定的抗氢性能。在含氢环境下，受到氢侵蚀的损害将会降低可以进一步提高使用寿命；
向合金液中充入高纯氩气，氩气扩散到合金液中，能将合金液中的O、N、H及夹杂物带出合金液，气体夹杂的脱除能够实现对合金液的精炼，而夹杂物的减少将极大地提高合金材料的使用寿命。
本发明的合金管穿孔设备，通过在完成穿孔后，芯棒移动以从空心合金毛管中抽出，上轧辊转动以从上方移开，而后推料板转动一圈，推料板将空心合金毛管推出到下料架上，空心合金毛管顺着下料架往下滚动，空心合金毛管滚动移动至限制叶处，受到限制叶的限制而停止移动，并在下一次推料板推出下一个空心合金毛管后，推料板同时驱动限制叶进行一次转动，而使空心合金毛管从限制叶处移走而继续顺着下料架上滚动，并使下一个空心合金毛管受到限制叶的限制而停止移动，以空心合金毛管在下料架上进行一次停止移动，防止空心合金毛管直接顺着下料架滚到最底端时与下料架产生较大的碰撞，避免了空心合金毛管产生碰撞损伤，提高了空心合金毛管加工的质量。
附图说明
图1为本发明中通过熔炼工艺制备合金棒的工艺流程图；
图2为本发明中抗氢高温合金管的制备工艺流程图；
图3为本发明中制得的抗氢高温合金管的拉伸强度、屈服强度和冲击韧性测试结果柱形图；
图4为本发明中制得的抗氢高温合金管的延展率测试结果折线图；
图5为本发明中合金管穿孔设备的机体结构示意图；
图6为本发明中合金管穿孔设备的穿孔机构结构示意图；
图7为本发明中合金管穿孔设备的转臂气缸处结构分布示意图；
图8为本发明中合金管穿孔设备的下料机构结构示意图；
图9为本发明中合金管穿孔设备的槽轮处结构分布示意图；
图10为本发明中合金管穿孔设备的整体结构示意图。
图中：1、机体；2、穿孔机构；21、轴杆；22、下轧辊；23、第一驱动电机；24、第一驱动链条；25、控制轮；26、连架；27、滚轴；28、上轧辊；29、转臂气缸；210、驱动带；211、弹性伸缩杆；212、限位架；213、第二驱动电机；214、第二驱动链条；215、芯棒控制机；216、芯棒；217、进水口；3、下料机构；31、下料架；32、挡板；33、推料板；34、下料电机；35、第一传动带；36、中心杆；37、限制叶；38、同轴变向箱；39、槽轮；310、带轮；311、第二传动带；312、感应器；313、液压杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抗氢高温合金管的制备方法
抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.05%、Nb 0.4%、Cr 19%、Ni33%、Mn 1.2%、Ti 0.15%、稀土元素0.13%、Al 0.15%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；
包括以下步骤：
步骤（1）、熔炼：将生铁加入熔炼炉中，抽走熔炼炉中的空气并隔断外界空气升温到1450℃使生铁熔化，生铁充分熔化后向熔炼炉中依次加入铌铁、铬铁、镍板、锰铁、钛铁、铝粒，升温至1550℃，并保温至全部熔融，得到合金液；
向合金液中以流速为0.2m3/h充入高纯氩气，氩气的充入量为使熔炼炉内压力不大于1×104Pa，对合金液进行除杂处理，得到除杂后的合金液；
向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金，稀土硅铁合金熔融后，得到精炼合金液；
将精炼合金液铸造成合金棒；
步骤（2）、电渣：在水冷结晶器中，以步骤（1）中制得的合金棒作为自耗电极，插入到熔渣中，通电，形成回路，熔渣在电流的作用下产生高温，高温将自耗电极熔化成熔滴，熔滴穿过熔渣，熔滴中的硫、磷元素与熔渣反应，去除熔滴中的杂质，去除杂质后的熔滴在水冷条件下结晶，得到精炼后的合金锭；
其中，通入的电流强度为9000A；熔渣是CaF2·CaO-Al2O3·SiO2；步骤（3）、锻造：将精炼后的合金锭在2h内升温至1350℃，保温25min后进行锻造，开锻温度为1250℃，终锻温度为1000℃，锻造成圆形合金实心管坯；
步骤（4）、穿孔：将圆形合金实心管坯加热到950℃后，进行穿孔处理，得到空心合金毛管；
步骤（5）、轧制：对空心合金毛管进行冷轧处理，实现缩径、定径，得到合金管半成品；
冷轧前在空心合金毛管表面涂覆黄油；
冷轧处理产生的变形量为5%；
步骤（6）、去油：采用去油液对合金管半成品进行洗涤去油处理，去除合金管半成品表面的油污（包括轧制过程中涂覆的黄油），得到去油后的合金管半成品；
步骤（7）、退火：对去油后的合金管半成品进行退火处理，控制退火温度为960℃，保温时间为20min，然后降温至常温，得到退火后的合金管半成品；
步骤（8）、酸洗：对退火后的合金管半成品进行酸洗处理，得到抗氢高温合金管；
酸洗液中各物质的浓度为：硝酸200g/L，氢氟酸20g/L，盐酸45g/L，六次甲基四胺2g/L，其余为水；
酸洗温度为30℃，酸洗时间为10h。
实施例2
一种抗氢高温合金管的制备方法
抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.1%、Nb 0.8%、Cr 20.5%、Ni35%、Mn 1.5%、Ti 0.6%、稀土元素0.18%、Al 0.6%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；
包括以下步骤：
步骤（1）、熔炼：将生铁加入熔炼炉中，抽走熔炼炉中的空气并隔断外界空气升温到1550℃使生铁熔化，生铁充分熔化后向熔炼炉中依次加入铌铁、铬铁、镍板、锰铁、钛铁、铝粒，升温至1580℃，并保温至全部熔融，得到合金液；
向合金液中以流速为0.4m3/h充入高纯氩气，氩气的充入量为使熔炼炉内压力不大于1×104Pa，对合金液进行除杂处理，得到除杂后的合金液；
向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金，稀土硅铁合金熔融后，得到精炼合金液；
将精炼合金液铸造成合金棒；
步骤（2）、电渣：在水冷结晶器中，以步骤（1）中制得的合金棒作为自耗电极，插入到熔渣中，通电，形成回路，熔渣在电流的作用下产生高温，高温将自耗电极熔化成熔滴，熔滴穿过熔渣，熔滴中的硫、磷元素与熔渣反应，去除熔滴中的杂质，去除杂质后的熔滴在水冷条件下结晶，得到精炼后的合金锭；
其中，通入的电流强度为15000A；熔渣是CaF2·CaO-A12O3；
步骤（3）、锻造：将精炼后的合金锭在2h内升温至1350℃，保温25min后进行锻造，开锻温度为1250℃，终锻温度为1000℃，锻造成圆形合金实心管坯；
步骤（4）、穿孔：将圆形合金实心管坯加热到1200℃后，进行穿孔处理，得到空心合金毛管；
步骤（5）、轧制：对空心合金毛管进行冷轧处理，实现缩径、定径，得到合金管半成品；
冷轧前在空心合金毛管表面涂覆黄油；
冷轧处理产生的变形量为10%；
步骤（6）、去油：采用去油液对合金管半成品进行洗涤去油处理，去除合金管半成品表面的油污（包括轧制过程中涂覆的黄油），得到去油后的合金管半成品；
步骤（7）、退火：对去油后的合金管半成品进行退火处理，控制退火温度为990℃，保温时间为10min，然后降温至常温，得到退火后的合金管半成品；
步骤（8）、酸洗：对退火后的合金管半成品进行酸洗处理，得到抗氢高温合金管；
酸洗液中各物质的浓度为：硝酸200g/L，氢氟酸20g/L，盐酸45g/L，六次甲基四胺2g/L，其余为水；
酸洗温度为30℃，酸洗时间为10h。
实施例3
一种抗氢高温合金管的制备方法
抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.75%、Nb 0.6%、Cr 20%、Ni34%、Mn 1.35%、Ti 0.4%、稀土元素0.15%、Al 0.4%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；
包括以下步骤：
步骤（1）、熔炼：将生铁加入熔炼炉中，抽走熔炼炉中的空气并隔断外界空气升温到1500℃使生铁熔化，生铁充分熔化后向熔炼炉中依次加入铌铁、铬铁、镍板、锰铁、钛铁、铝粒，升温至1570℃，并保温至全部熔融，得到合金液；
向合金液中以流速为0.3m3/h充入高纯氩气，氩气的充入量为使熔炼炉内压力不大于1×104Pa，对合金液进行除杂处理，得到除杂后的合金液；
向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金，稀土硅铁合金熔融后，得到精炼合金液；
将精炼合金液铸造成合金棒；
步骤（2）、电渣：在水冷结晶器中，以步骤（1）中制得的合金棒作为自耗电极，插入到熔渣中，通电，形成回路，熔渣在电流的作用下产生高温，高温将自耗电极熔化成熔滴，熔滴穿过熔渣，熔滴中的硫、磷元素与熔渣反应，去除熔滴中的杂质，去除杂质后的熔滴在水冷条件下结晶，得到精炼后的合金锭；
其中，通入的电流强度为1200A；熔渣是CaF2·CaO-A12O3；
步骤（3）、锻造：将精炼后的合金锭在2h内升温至1350℃，保温25min后进行锻造，开锻温度为1250℃，终锻温度为1000℃，锻造成圆形合金实心管坯；
步骤（4）、穿孔：将圆形合金实心管坯加热到1100℃后，进行穿孔处理，得到空心合金毛管；
步骤（5）、轧制：对空心合金毛管进行冷轧处理，实现缩径、定径，得到合金管半成品；
冷轧前在空心合金毛管表面涂覆黄油；
冷轧处理产生的变形量为8%；
步骤（6）、去油：采用去油液对合金管半成品进行洗涤去油处理，去除合金管半成品表面的油污（包括轧制过程中涂覆的黄油），得到去油后的合金管半成品；
步骤（7）、退火：对去油后的合金管半成品进行退火处理，控制退火温度为980℃，保温时间为15min，然后降温至常温，得到退火后的合金管半成品；
步骤（8）、酸洗：对退火后的合金管半成品进行酸洗处理，得到抗氢高温合金管；
酸洗液中各物质的浓度为：硝酸200g/L，氢氟酸20g/L，盐酸45g/L，六次甲基四胺2g/L，其余为水；
酸洗温度为30℃，酸洗时间为10h。
对比例1
与实施例3相比，对比例1中，在步骤（1）中没有向合金液中充入高纯氩气，对合金液进行除杂处理的过程，其他条件不变。
对比例2
与实施例3相比，对比例2中，抗氢高温合金管的化学成分中，Nb含量为0.75%（即Nb含量与C含量相同，是实施例3中Nb含量的1/8），差量用Fe补足，其他条件不变。
对比例3
与实施例3相比，对比例2中，抗氢高温合金管的化学成分中，没有稀土元素（即在步骤（1）中没有向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金过程），差量用Fe补足，其他条件不变。
实施例1-3和对比例1-3中，稀土元素（简称RE）为混合稀土元素的总称，包括镧（La）和铈（Ce）；高纯氩气为纯度达99.999%的氩气；
步骤（6）对合金管半成品进行洗涤去油处理所用的去油液，以重量组分计包括：磷酸三钠13份，磷酸二氢钠6份，油酸三乙醇胺16份，水溶性卵磷脂5份，十二烷基磺酸钠3份，纳米二氧化硅5份，环氧氯丙烷7份，甲基丙烯酸1.2份，去离子水36份；
其中，水溶性卵磷脂是由武汉全康生物科技有限公司提供的水溶性 改性卵磷脂粉，货号：QK883；纳米二氧化硅由江苏天行新材料有限公司提供，货号：H10，粒径为400nm。
实施例1-3和对比例1-3中制得的抗氢高温合金管的规格相同：外径为150mm，壁厚为30mm。
试验例
对实施例1-3与对比例1-3制得的抗氢高温合金管在高温高压（680℃、18MPa）、临氢环境下（管内介质为氢气）模拟工作1000h，分别对实施例1-3与对比例1-3新制的抗氢高温合金管与模拟工作后的抗氢高温合金管进行力学性能测试：
（1）拉伸测试：在Instron 5869试验机上进行，试验温度为常温，从抗氢高温合金管上切割选取矩形短比例拉伸试样；
（2）冲击测试：在JBG-300高温冲击试验机上进行，为了保证试验温度，送料速度≤1.5s，温度波动±2℃，试验温度为常温，试样尺寸为标准试样尺寸56mm×10mm×10mm，从抗氢高温合金管上切割所得；
测试结果如表1所示：
表1
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由表1可知，本发明制得的抗氢高温合金管具有优异的抗氢性能，在高温高压、临氢环境下模拟工作后，依然具有非常好的拉伸性能和抗冲击性能，依然符合美国标准ASTMB409规定的镍铁铬合金材料的机械性能要求。对比例1中，因为没有对合金液进行除杂处理，合金液中O及N、H等夹杂物含量高，合金材料的拉伸性能和抗冲击性能下降；对比例2中，因为降低了Nb含量，碳化铬的析出增加，晶间被腐蚀的几率增大，蠕变强度下降，抗氢性能也随之下降，拉伸性能和抗冲击性能显著下降；对比例3中，因为没有加入稀土元素，易导致晶间开裂，产生裂纹，合金材料的拉伸性能和抗冲击性能下降，在使用过程中，由于高温高压，材料劣化明显，拉伸性能和抗冲击性能明显下降。
实施例4
本实施例提供了一种合金管穿孔设备，该合金管穿孔设备能满足实施例1-3和对比例1-3中对加热后的圆形合金实心管坯进行穿孔处理。
如图5所示，一种合金管穿孔设备，包括机体1、设置在机体1上的穿孔机构2、设置在机体1上的下料机构3，穿孔机构2包括下轧辊22、上轧辊28、芯棒216，下轧辊22与上轧辊28同向转动，下轧辊22与上轧辊28对圆形合金实心管坯进行驱动自转，芯棒216对圆形合金实心管坯进行穿孔处理；
下料机构3包括下料架31、推料板33、限制叶37，推料板33将空心合金毛管进行推起移位到下料架31上，限制叶37对空心合金毛管在下料架31上的移动进行限位减速；
保证推料板33转动一圈将空心合金毛管推起移位到下料架31上时，推料板33驱动限制叶37转动一次，使下一个限制叶37继续对下一个空心合金毛管进行限位减速。
优选的，下轧辊22与上轧辊28对圆形合金实心管坯进行驱动自转时，圆形合金实心管坯的自转方向与芯棒216的转动方向相反，以使芯棒216对圆形合金实心管坯更好地进行穿孔处理。
优选地，芯棒216的转速为40-70r/min；
当圆形合金实心管坯的外径为65-85mm时，芯棒216的转速为60-70r/min；
当圆形合金实心管坯的外径为85-110mm时，芯棒216的转速为50-60r/min；
当圆形合金实心管坯的外径为110-150mm时，芯棒216的转速为40-50r/min。
在使用时：
输送圆形合金实心管胚的输送设备将加热后的圆形合金实心管坯传输到上轧辊28与下轧辊22之间，上轧辊28与下轧辊22开始同向转动，上轧辊28与下轧辊22共同带动圆形合金实心管坯进行自转，并随着输送设备继续推动圆形合金实心管胚沿上轧辊28与下轧辊22的轴向向前移动，使圆形合金实心管胚自转同时向前移动，而后圆形合金实心管坯与芯棒216相触，芯棒216转动并喷出水流，使芯棒216对圆形合金实心管坯进行穿孔处理，完成穿孔后，芯棒216移动以从空心合金毛管中抽出，上轧辊22转动以从上方移开，而后推料板33转动一圈，推料板33将空心合金毛管推出到下料架31上，空心合金毛管顺着下料架31往下滚动，空心合金毛管滚动移动至限制叶37处，受到限制叶37的限制而停止移动，并在下一次推料板33推出下一个空心合金毛管后，推料板33同时驱动限制叶37进行一次转动，而使空心合金毛管从限制叶37处移走而继续顺着下料架31上滚动，并使下一个空心合金毛管受到限制叶37的限制而停止移动，以空心合金毛管在下料架31上进行一次停止移动，防止空心合金毛管直接顺着下料架31滚到最底端时与下料架31产生较大的碰撞，避免了空心合金毛管产生碰撞损伤，提高了空心合金毛管加工的质量。
进一步地，如图5-6所示，穿孔机构2还包括轴杆21、第一驱动电机23、第一驱动链条24，机体1上转动配合有多个轴杆21，轴杆21位于同一平面内，轴杆21上均固定安装有多个下轧辊22，机体1内固定安装有第一驱动电机23，第一驱动电机23的轴上与两侧的轴杆21上均张紧有第一驱动链条24。
其中，启动第一驱动电机23，第一驱动电机23带动第一驱动链条24转动，第一驱动链条24带动轴杆21同向转动，轴杆21带动下轧辊22转动同向转动。
进一步地，如图6-7所示，机体1上转动配合有多个控制轮25，控制轮25分别位于各个下轧辊22的两侧，控制轮25上均活动安装有连架26，连架26的上侧设置有齿，控制轮25侧面设置有齿，连架26的上侧与控制轮25的上侧之间相啮合，连架26上均转动配合有滚轴27，滚轴27上均固定安装有上轧辊28，上轧辊28均与下轧辊22相对，机体1上固定安装有多个转臂气缸29，转臂气缸29的轴上与控制轮25上均张紧有驱动带210。
其中，启动转臂气缸29，转臂气缸29带动驱动带210转动，驱动带210带动控制轮25转动，控制轮25带动连架26移动，连架26带动滚轴27移动，滚轴27带动上轧辊28移动，以使上轧辊28从穿孔的上方移开。
进一步地，如图6-7所示，机体1上固定安装有多个弹性伸缩杆211，弹性伸缩杆211均位于各个上轧辊28的两侧，弹性伸缩杆211的伸杆上均固定安装有限位架212，机体1上固定安装有多个第二驱动电机213，第二驱动电机213的轴上与滚轴27上均张紧有第二驱动链条214，第二驱动链条214贯穿限位架212的上方。
进一步，弹性伸缩杆211的定杆内设置有弹簧，以使弹性伸缩杆211的伸杆移动后可以进行复位。
其中，启动第二驱动电机213，第二驱动电机213带动第二驱动链条214转动，第二驱动链条214带动滚轴27转动，滚轴27带动上轧辊28转动，并在滚轴27移动时，限位架212受到第二驱动链条214的推力，限位架212压缩弹性伸缩杆211收缩，使第二驱动链条214良好地张紧在第二驱动电机213与滚轴27上，防止第二驱动链条214掉落。
进一步地，如图6-7所示，机体1的一侧固定安装有芯棒控制机215，芯棒控制机215上活动安装有芯棒216，芯棒216位于上轧辊28与下轧辊22之间，芯棒控制机215上设置有进水口217。
其中，启动芯棒控制机215，芯棒控制机215驱动芯棒216进行自传，同时，芯棒216的头端喷出水，以使芯棒216对圆形合金实心管坯进行穿孔处理，并在完成处理后，芯棒控制机215驱动芯棒216收回，芯棒216从芯棒控制机215的另一侧伸出，以使芯棒216从空心合金毛管中抽出，保证装置的稳定运行。
进一步地，如图5、图8所示，下料机构3还包括挡板32、下料电机34、第一传动带35，机体1一端设置有下料架31，下料架31上固定安装有挡板32，挡板32用于阻拦空心合金毛管的移动，机体1一侧转动配合有推料板33，下料架31下方设置有下料电机34，下料电机34的轴上与推料板33的轴上张紧有第一传动带35。
进一步，下料电机34为伺服电机，下料电机34的每次启动运行为完成一圈转动后再次停止运行。
其中，启动下料电机34，下料电机34带动第一传动带35转动，第一传动带35带动推料板33转动，使推料板33将空心合金毛管推出移动到下料架31上。
进一步地，如图8-9所示，下料架31上转动配合有中心杆36，中心杆36贯穿下料架31，中心杆36上固定安装有多个限制叶37，下料架31上固定安装有同轴变向箱38，同轴变向箱38中设置有变相齿轮组，中心杆36与变相齿轮组的一端相连，变相齿轮组的另一端上固定安装有槽轮39，下料架31上转动配合有带轮310，带轮310上设置有延伸杆，带轮310上的延伸杆驱动槽轮39进行一次转动，带轮310的轴上与下料电机34的轴上张紧有第二传动带311。
其中，下料电机34带动第二传动带311转动，第二传动带311带动带轮310转动，带轮310驱动槽轮39进行一次转动，槽轮39驱动同轴变向箱38进行一次变相转动，同轴变向箱38驱动中心杆36进行一次与带轮310同向的转动，中心杆36带动限制叶37进行一次转动，使受到限制叶37限制的空心合金毛管随着限制叶37的转动而带动到下料架31的下方，以使空心合金毛管继续顺着下料架31上滚动。
进一步地，如图8-9所示，芯棒控制机215上固定安装有感应器312，芯棒216贯穿感应器312，机体1上固定安装有液压杆313，液压杆313与芯棒216相对，感应器312与液压杆313信号相连，感应器312与下料电机34信号相连。
其中，在感应器312感应不到芯棒216时，感应器312控制液压杆313启动，液压杆313伸出，感应器312控制下料电机34进行一次转动。
工作原理：
将加热后的圆形合金实心管坯传输到上轧辊28与下轧辊22之间，上轧辊28与下轧辊22开始同向转动，上轧辊28与下轧辊22共同带动圆形合金实心管坯进行自转，圆形合金实心管坯并随着向装置上继续推入而继续在上轧辊28与下轧辊22之间移动，同时，随着圆形合金实心管坯的转动与移动，圆形合金实心管坯与芯棒216相触，芯棒216转动并喷出水流，使芯棒216对圆形合金实心管坯进行穿孔处理，完成穿孔后，芯棒216移动以从空心合金毛管中抽出，上轧辊22转动以从上方移开，而后推料板33转动一圈，推料板33将空心合金毛管推出到下料架31上，空心合金毛管顺着下料架31往下滚动，空心合金毛管滚动移动至限制叶37处，受到限制叶37的限制而停止移动，并在下一次推料板33推出下一个空心合金毛管后，推料板33同时驱动限制叶37进行一次转动，而使空心合金毛管从限制叶37处移走而继续顺着下料架31上滚动，并使下一个空心合金毛管受到限制叶37的限制而停止移动，以空心合金毛管在下料架31上进行一次停止移动；
其中，启动第一驱动电机23，第一驱动电机23带动第一驱动链条24转动，第一驱动链条24带动轴杆21同向转动，轴杆21带动下轧辊22转动同向转动，以对圆形合金实心管坯进行驱动自转，并且启动芯棒控制机215，芯棒控制机215驱动芯棒216进行自传，同时，芯棒216的头端喷出水，以使芯棒216对圆形合金实心管坯进行穿孔处理，并在完成处理后，芯棒控制机215驱动芯棒216收回，芯棒216从芯棒控制机215的另一侧伸出，以使芯棒216从空心合金毛管中抽出，而后启动转臂气缸29，转臂气缸29带动驱动带210转动，驱动带210带动控制轮25转动，控制轮25带动连架26移动，连架26带动滚轴27移动，滚轴27带动上轧辊28移动，以使上轧辊28从穿孔的上方移开，并启动第二驱动电机213，第二驱动电机213带动第二驱动链条214转动，第二驱动链条214带动滚轴27转动，滚轴27带动上轧辊28转动，并在滚轴27移动时，限位架212受到第二驱动链条214的推力，限位架212压缩弹性伸缩杆211收缩，使第二驱动链条214良好地张紧在第二驱动电机213与滚轴27上，防止第二驱动链条214掉落；
而后，随着芯棒216抽出后，在感应器312感应不到芯棒216时，感应器312控制液压杆313启动，液压杆313伸出，感应器312控制下料电机34进行一次转动，下料电机34带动第一传动带35转动，第一传动带35带动推料板33转动，配合液压杆313的伸杆伸出，使推料板33将空心合金毛管推出移动到下料架31上，并且，下料电机34带动第二传动带311转动，第二传动带311带动带轮310转动，带轮310驱动槽轮39进行一次转动，槽轮39驱动同轴变向箱38进行一次变相转动，同轴变向箱38驱动中心杆36进行一次与带轮310同向的转动，中心杆36带动限制叶37进行一次转动，使受到限制叶37限制的空心合金毛管随着限制叶37的转动而带动到下料架31的下方，以使空心合金毛管继续顺着下料架31上滚动。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，抗氢高温合金管的化学成分以重量百分数计为：C 0.05%-0.1%、Nb 0.4%-0.8%、Cr 19%-20.5%、Ni 33%-35%、Mn 1.2%-1.5%、Ti0.15%-0.6%、稀土元素0.13%-0.18%、Al 0.15%-0.6%、Si≤0.5%，余量为Fe和不可避免的杂质；
包括以下步骤：
步骤（1）、熔炼：将生铁加入熔炼炉中，抽走熔炼炉中的空气并隔断外界空气升温熔化，充分熔化后向熔炼炉中加入铌铁、铬铁、镍板、锰铁、钛铁、铝粒，升温并保温至全部熔融，得到合金液；
向合金液中充入高纯氩气，对合金液进行除杂处理，得到除杂后的合金液；
向除杂后的合金液中加入稀土硅铁合金，稀土硅铁合金熔融后，得到精炼合金液；
将精炼合金液铸造成合金棒；
步骤（2）、电渣：对合金棒进行电渣处理，得到精炼后的合金锭；
步骤（3）、锻造：将精炼后的合金锭锻造成圆形合金实心管坯；
步骤（4）、穿孔：对圆形合金实心管坯加热后，采用合金管穿孔设备进行穿孔处理，得到空心合金毛管；
步骤（5）、轧制：对空心合金毛管进行冷轧处理，得到合金管半成品；
步骤（6）、去油：对合金管半成品进行去油处理，得到去油后的合金管半成品；
步骤（7）、退火：对去油后的合金管半成品进行退火处理，得到退火后的合金管半成品；
步骤（8）、酸洗：对退火后的合金管半成品进行酸洗处理，得到抗氢高温合金管；
所述合金管穿孔设备包括机体、设置在所述机体上的穿孔机构、设置在所述机体上的下料机构；
所述穿孔机构包括下轧辊、上轧辊、芯棒，所述下轧辊与所述上轧辊同向转动，所述下轧辊与所述上轧辊对圆形合金实心管坯进行驱动自转，所述芯棒对圆形合金实心管坯进行穿孔处理；
所述下料机构包括下料架、推料板、限制叶，所述推料板将空心合金毛管进行推起移位到所述下料架上，所述限制叶对空心合金毛管在所述下料架上的移动进行限位减速；
保证所述推料板转动一圈将空心合金毛管推起移位到所述下料架上时，所述限制叶转动一次，使下一个所述限制叶继续对下一个空心合金毛管进行限位减速；
所述下料机构还包括挡板、下料电机、第一传动带，所述机体一端设置有所述下料架，所述下料架上固定安装有所述挡板，所述挡板用于阻拦空心合金毛管的移动，所述机体一侧转动配合有所述推料板，下料架下方设置有下料电机，所述下料电机的轴上与所述推料板的轴上张紧有所述第一传动带；
所述下料架上转动配合有中心杆，所述中心杆贯穿所述下料架，所述中心杆上固定安装有多个所述限制叶，所述下料架上固定安装有同轴变向箱，所述同轴变向箱中设置有变相齿轮组，所述中心杆与变相齿轮组的一端相连，变相齿轮组的另一端上固定安装有槽轮，所述下料架上转动配合有带轮，所述带轮上设置有延伸杆，所述带轮上的延伸杆驱动所述槽轮进行一次转动，所述带轮的轴上与所述下料电机的轴上张紧有第二传动带；
所述机体的一侧固定安装有芯棒控制机，所述芯棒控制机上活动安装有所述芯棒，所述芯棒位于所述上轧辊与所述下轧辊之间，所述芯棒控制机上设置有进水口；
所述芯棒控制机上固定安装有感应器，所述芯棒贯穿所述感应器，所述机体上固定安装有液压杆，所述液压杆与所述芯棒相对，所述感应器与所述液压杆信号相连，所述感应器与所述下料电机信号相连。
2.根据权利要求1所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，熔化温度为1450-1550℃，升温后的温度为1550-1580℃，充入的高纯氩气的流速为0.2-0.4m3/h，氩气的充入量为使熔炼炉内压力不大于1×104Pa。
3.根据权利要求1所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括：
在水冷结晶器中，以步骤（1）中制得的合金棒作为自耗电极，插入到熔渣中，通电，形成回路，熔渣在电流的作用下产生高温，高温将自耗电极熔化成熔滴，熔滴穿过熔渣，熔滴中的硫、磷元素与熔渣反应，去除熔滴中的杂质，去除杂质后的熔滴在水冷条件下结晶，得到精炼后的合金锭；
其中，通入的电流强度为9000-15000A；熔渣是由氟化物和强金属氧化物所组成，包括CaF2·CaO-Al2O3·SiO2、CaF2·CaO-A12O3中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，锻造的条件为：将精炼后的合金锭在2h内升温至1350℃，保温25min后进行锻造，开锻温度为1250℃，终锻温度大于800℃。
5.根据权利要求1所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，加热后的圆形合金实心管坯的温度为950-1200℃。
6.根据权利要求1所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述穿孔机构还包括轴杆、第一驱动电机、第一驱动链条，所述机体上转动配合有多个所述轴杆，所述轴杆位于同一平面内，所述轴杆上均固定安装有多个所述下轧辊，所述机体内固定安装有所述第一驱动电机，所述第一驱动电机的轴上与两侧的所述轴杆上均张紧有所述第一驱动链条；
所述机体上转动配合有多个控制轮，所述控制轮分别位于各个所述下轧辊的两侧，所述控制轮上均活动安装有连架，所述连架的上侧设置有齿，所述控制轮侧面设置有齿，所述连架的上侧与所述控制轮的上侧之间相啮合，所述连架上均转动配合有滚轴，所述滚轴上均固定安装有所述上轧辊，所述上轧辊均与所述下轧辊相对，所述机体上固定安装有多个转臂气缸，所述转臂气缸的轴上与所述控制轮上均张紧有驱动带。
7.根据权利要求6所述的一种抗氢高温合金管的制备方法，其特征在于，所述机体上固定安装有多个弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆均位于各个所述上轧辊的两侧，所述弹性伸缩杆的伸杆上均固定安装有限位架，所述机体上固定安装有多个第二驱动电机，所述第二驱动电机的轴上与所述滚轴上均张紧有第二驱动链条，所述第二驱动链条贯穿所述限位架的上方。
8.采用权利要求1-7任一项所述的抗氢高温合金管的制备方法制备得到的抗氢高温合金管。
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