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不銹鋼無(wú)縫管的制造工藝

1.熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗(yàn)（或探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)

軋制無(wú)縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過(guò)切割機(jī)的切割加工成長(zhǎng)度約為1米的坯料，并經(jīng)傳送帶送到熔爐內(nèi)加熱。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為1200攝氏度。燃料為氫氣或乙炔。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問(wèn)題.圓管坯出爐后要經(jīng)過(guò)壓力穿孔機(jī)進(jìn)行穿空。一般較常見的穿孔機(jī)是錐形輥穿孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定徑。定徑機(jī)通過(guò)錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管內(nèi)徑由定徑機(jī)鉆頭的外徑長(zhǎng)度來(lái)確定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過(guò)噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問(wèn)題，將被探測(cè)出。鋼管質(zhì)檢后還要通過(guò)嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車吊入倉(cāng)庫(kù)中。

2.冷拔（軋）無(wú)縫鋼管：圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(yàn)（探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)。

冷拔（軋）無(wú)縫鋼管的軋制方法較熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）復(fù)雜。它們的生產(chǎn)工藝流程前三步基本相同。不同之處從第四個(gè)步驟開始，圓管坯經(jīng)打空后，要打頭，退火。退火后要用專門的酸性液體進(jìn)行酸洗。酸洗后，涂油。然后緊接著是經(jīng)過(guò)多道次冷拔（冷軋）再坯管，專門的熱處理。熱處理后，就要被矯直。

不銹鋼的晶間腐蝕是一種腐蝕破壞現(xiàn)象，表現(xiàn)為晶粒間喪失結(jié)合力，以致材料的強(qiáng)度變差。對(duì)于晶間腐蝕的產(chǎn)生原因有許多不同的理論，如貧鉻理論、晶界吸附理論、沉淀相亞穩(wěn)論、亞穩(wěn)相溶解理論、應(yīng)力論、沉淀相形貌論和腐蝕電化學(xué)理論等。

  其中，貧鉻理論是早提出且被廣泛接受的理論。對(duì)18-8型奧氏體不銹鋼，晶界處的晶格是不完整的，有利于金屬原子的擴(kuò)散；在晶界及其鄰近區(qū)域的的Cr會(huì)由于碳化物Cr23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧乏現(xiàn)象，造成晶界周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū)，當(dāng)Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至12%左右時(shí)，在某些腐蝕介質(zhì)中沿著材料晶界產(chǎn)生腐蝕，使晶粒間喪失結(jié)合力，即產(chǎn)生晶界腐蝕現(xiàn)象。

  TP321不銹鋼（UNSS32168）是在TP304不銹鋼基礎(chǔ)上加入Ti元素，以增強(qiáng)其抗晶間腐蝕能力和耐高溫性能，其原理是形成穩(wěn)定的MC型碳化物TiC，以碳化物形成自由焓變化來(lái)衡量，TiC遠(yuǎn)比碳化鉻穩(wěn)定，可減少碳化鉻的形成。

  在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)市場(chǎng)，TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管已逐漸被TP304L、TP316L等低碳、超低碳不銹鋼無(wú)縫鋼管替代；但在我國(guó)，TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管的需求量仍然很大，根據(jù)國(guó)際不銹鋼論壇（ISSF）公布的數(shù)據(jù)顯示，2012年，我國(guó)TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管的表觀消費(fèi)量在10萬(wàn)t左右。由于生產(chǎn)工藝與檢驗(yàn)條件的限制，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管耐晶間腐蝕性能合格率不高，一次檢驗(yàn)合格率為80%左右。山西太鋼不銹鋼鋼管公司自2009年投產(chǎn)以來(lái)，TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的35%，晶間腐蝕檢驗(yàn)一次合格率在70%左右，遠(yuǎn)低于其他不銹鋼產(chǎn)品的水平（≥95%）。為提高成材率，更好地滿足用戶需要，該公司技術(shù)人員針對(duì)TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管耐晶間腐蝕性能進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，目標(biāo)為將一次檢驗(yàn)合格率提高至95%以上，達(dá)到日本住友金屬公司等國(guó)外先進(jìn)制造商的水平。

  目前國(guó)內(nèi)TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)大都采用穿孔→冷軋（拔）→熱處理→矯直→酸洗→檢驗(yàn)→包裝的生產(chǎn)方式。鋼管在冷變形后，采用固溶熱處理變形應(yīng)力和改善組織，即把鋼管加熱至奧氏體碳飽和曲線以上溫度保溫，使碳化物充分溶解到固溶體中再快速冷卻，將高溫組織在室溫下固定下來(lái)，獲得碳的過(guò)飽和固溶體。通過(guò)對(duì)標(biāo)活動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，從化學(xué)成分控制、熱處理制度調(diào)整、脫脂工藝優(yōu)化等方面入手，使得TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管的晶間腐蝕一次檢驗(yàn)合格率穩(wěn)定在95%以上，達(dá)到攻關(guān)目標(biāo)。具體表現(xiàn)在：

  （1）通過(guò)化學(xué)成分設(shè)計(jì)，調(diào)整C、Cr、Ni、Ti等元素比例，可優(yōu)化TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管耐晶間腐蝕性能；

  （2）TP321不銹鋼無(wú)縫縫鋼管進(jìn)行固溶熱處理時(shí)，爐內(nèi)還原性氣氛易造成鋼管表面增碳；弱氧化性氣氛對(duì)鋼管表面質(zhì)量較好，了增碳因素，且節(jié)約能源；

  （3）TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管冷軋后脫脂不凈，對(duì)熱處理后鋼管表面質(zhì)量影響較大，對(duì)耐蝕性能亦有不良影響；通過(guò)改進(jìn)脫脂方法，可有效改善鋼管耐晶間腐蝕性能；

  （4）固溶熱處理保溫溫度設(shè)定為1050℃，對(duì)TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管的耐晶間腐蝕性能有利；

  （5）若TP321不銹鋼無(wú)縫鋼管在敏感溫度區(qū)間（450～900℃）內(nèi)使用且環(huán)境存在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，應(yīng)對(duì)鋼管進(jìn)行穩(wěn)定化處理。