通常稱耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼為不銹鋼,稱耐酸、堿、鹽等化學(xué)侵蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼為耐酸鋼。不銹鋼和耐酸鋼的總稱是不銹耐酸鋼,簡(jiǎn)稱為不銹鋼。鉻是主要合金元素,此外常加入鎳、鉬、鈦、鈮、鉬等。不銹鋼管的材質(zhì)主要有奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼。不銹鋼管廣泛用于石油、化工、造紙、化肥、汽車、飛機(jī)、電站、裝璜等領(lǐng)域。
不銹鋼厚壁管的生產(chǎn)方法可以是熱軋、熱擠壓、冷軋和冷拔。近年來由于連鑄連軋技術(shù)的進(jìn)步以及各種焊接新技術(shù)和無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用,不銹鋼焊管的質(zhì)量不斷提高,可以在各使用領(lǐng)域內(nèi)部分替代不銹鋼無縫管,且價(jià)格比無縫管約低20%。當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用的不銹鋼管中焊管和無縫管各占50%。 不銹鋼無縫管的生產(chǎn)特點(diǎn)
(1)塑性。馬氏體不銹鋼在高溫下為單一的奧氏體組織時(shí)穿孔沒有困難,但當(dāng)存在雙相組織時(shí)穿孔性能有所降低。管坯加熱溫度一般為1130~1160℃(中心溫度),爐尾處溫度應(yīng)小于900℃,終軋溫度應(yīng)高于臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度,低碳的不低于850℃,高碳的不超過925℃。馬氏體不銹鋼隨著含碳量的增加,鋼的強(qiáng)度和硬度提高,塑性降低,冷拔時(shí)應(yīng)盡量采用襯芯棒拔制,因空拔后容易爆裂。 奧氏體不銹鋼的高溫塑性同殘留的α相有關(guān)。
一般塑性隨著α相的增多而降低。除α相外,在奧氏體不銹鋼中還存在其他殘余相,如各種形式的碳化物、金屬間化合物等。這些多余的相對(duì)不銹鋼厚壁管的塑性都有影響,影響的程度決定于它們的數(shù)量及狀態(tài)。加熱時(shí)多余相呈網(wǎng)狀分布在晶界上,將顯著惡化金屬的塑性。奧氏體不銹鋼高溫下塑性低,變形抗力(見金屬變形抗力)大,采用斜軋穿孔(見二輥斜軋穿孔)時(shí)應(yīng)特別注意選取合理變形參數(shù)和溫度參數(shù)。
奧氏體不銹鋼經(jīng)過固溶處理(常采用軋后余熱淬水)后呈單相奧氏體組織,其特點(diǎn)是σb較高,但σs低,延伸性和韌性都大,冷變形的性能好,因此可取較大的道次變形量。但冷變形時(shí)加工硬化很大,故繼續(xù)加工性能差。 鐵素體不銹鋼為單一相組織,沒有臨界轉(zhuǎn)變點(diǎn)(相變),因此管坯加熱時(shí)間長(zhǎng)和溫度高時(shí)晶粒長(zhǎng)大嚴(yán)重,導(dǎo)致鋼的塑性顯著下降。管坯加熱*高溫度在1000~1060℃。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)鋼有良好的塑性(穿孔性能)。
冷拔錘頭前的加熱溫度為700~850℃,加熱時(shí)要防止?jié)B碳,錘頭后進(jìn)行水淬。由于鐵素體鉻不銹鋼有室溫脆性,冷加工性能較差,冷拔時(shí)容易開裂和拔斷,因此*好在具有一定溫度條件下拔制(見管材溫拔),起拔速度也不宜過大。冷軋鐵素體不銹鋼管時(shí),管料軋制時(shí)變形程度不大于40%~48%。在以后道次中(經(jīng)表面準(zhǔn)備和熱處理后),根據(jù)晶粒細(xì)化程度,變形程度可增大到55%~65%。為避免鋼管在軋制時(shí)產(chǎn)生裂紋,軋制時(shí)管子的溫升是有利的,因此,在多數(shù)情況下軋制這類鋼管時(shí)不用乳化液冷卻工具和金屬。
(2)變形抗力。奧氏體和馬氏體不銹鋼都具有較高的變形抗力,加工硬化傾向大,且高溫下再結(jié)晶速度慢,因而冷軋這類鋼時(shí)要特別注意設(shè)備和電機(jī)能力。鐵素體或半鐵素體的低碳不銹鋼和一般碳鋼有相同的變形抗力。
(3)寬展。不銹鋼的寬展(橫變形)較大,馬氏體不銹鋼寬展為碳鋼的1.3倍;奧氏體不銹鋼為1.35~1.5倍,鐵素體不銹鋼為1.55~1.6倍。因此斜軋穿孔時(shí)要注意控制橫變形,應(yīng)取較小的橢圓度。冷、熱軋管的孔型橢圓度要大些,并應(yīng)取小的道次變形量,以免出耳子等,在無張力減徑(見管材無張力減徑)時(shí)不銹鋼管的壁增厚較大,同時(shí)減徑機(jī)的孔型橢圓度要取大一些。
(4)對(duì)應(yīng)力的敏感性。鐵素體不銹鋼具有常溫脆性,冷加工對(duì)應(yīng)力的敏感性大,熱軋時(shí)應(yīng)力的敏感性小,軋后可水淬。不銹鋼厚壁管對(duì)裂紋的敏感性較大,熱軋后冷卻不能過快,一般采取堆冷。奧氏體不銹鋼對(duì)裂紋的敏感性小,熱軋后可水淬。
(5)導(dǎo)熱性。不銹鋼的低溫導(dǎo)熱性都較差,而線膨脹系數(shù)則比碳鋼大。為保證加熱質(zhì)量應(yīng)采取低溫(800℃)慢速加熱。