專利名稱：一種壓力管道用無縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明型涉及一種金屬管件的加工方法，特別是制作各種厚壁壓力管道用無縫鋼管的加工方法，屬金屬軋制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊無接縫的管材，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)管道工程中大量應(yīng)用的重要管件，它廣泛地被用于輸送諸如石油、天然氣、煤氣、水等各種流體以及某些固體物料。無縫鋼管做為傳輸管道，通常工作溫度較高且要承受一定的壓力，根據(jù)使用場合的不同，有不同的機械或理化性能的要求。比如在中高壓下工作的蒸汽鍋爐鋼管，多為厚壁管，要求具有較高的強度、抗氧化性，并具有良好的組織穩(wěn)定性。此外，對成品鋼管的顯微組織、晶粒度、脫碳層、內(nèi)部裂紋等也都有相應(yīng)的標準。大口徑厚壁無縫鋼管，目前采用的制作工藝是由鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)加熱穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、拉拔等工序制成。在制作過程中，鋼管需經(jīng)過多道工序的加熱和壓力加工，其中，加熱溫度是一個非常重要的工藝參數(shù)，加熱溫度低，金屬變形抗力大，給擠壓拉拔造成困難，而加熱溫度過高又會因奧氏體晶粒粗大而降低力學(xué)性能。因此，改善現(xiàn)有加工工藝方法，優(yōu)化工藝參數(shù)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和成材率是十分重要的因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述已有技術(shù)之缺陷而提供一種壓力管道用無縫鋼管的制造方法，該方法通過優(yōu)化工藝參數(shù)可有效提高無縫鋼管的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。
本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的一種壓力管道用無縫鋼管的制造方法，它按如下工序進行a.一次擠壓將鋼錠或管坯加熱至1040℃～1250℃，在壓力機中利用模具擠壓成桶形，擠壓力＞12Mpa；b.二次擠壓將一次擠壓件加熱至1040℃～1250℃，在壓力機上利用芯棒將桶形坯件擠壓或鋼管形，擠壓力＞12Mpa；c.拉拔將鋼管形坯件加熱至1040℃～1250℃，拉拔至所需尺寸；d.切頭將二次擠壓件或拉拔件切掉兩端頭；
e.校直在壓力機上將鋼管校直；f.熱處理將鋼管進行正火或正火+回火處理；g.機加工將鋼管外圓和內(nèi)孔經(jīng)機加工至要求尺寸；h.檢驗。
上述壓力管道用無縫鋼管的制造方法，所述熱處理工序中正火加熱溫度為900～1040℃，回火加熱溫度為700～760℃。
上述壓力管道用無縫鋼管的制造方法，所述熱處理工序中的正火冷卻方式為自然風(fēng)冷、強制風(fēng)冷或噴霧冷卻。
上述壓力管道用無縫鋼管的制造方法，所述檢驗工序為超聲探傷檢測、力學(xué)試驗、化學(xué)試驗、水壓試驗和渦流探傷、金相分析及外形尺寸檢測。
本發(fā)明旨在提高厚壁無縫鋼管的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，該方法通過試驗摸索出鋼管在擠壓拉拔等熱加工工序中優(yōu)化的加熱溫度。根據(jù)鋼管材質(zhì)不同，嚴格控制加熱溫度及波動范圍，使其既可保證壓力加工的順利完成，又可控制加熱過程中奧氏體晶粒度，避免因加熱溫度過高造成奧氏體晶粒粗大，而影響鋼管的力學(xué)性能。此外，在熱處理工序中通過合理選擇正火和回火溫度，使鋼管的力學(xué)性能指標得到進一步的提高。經(jīng)檢測表明，按照本發(fā)明方法制造的無縫鋼管各項指標均可達到GB5310-1995標準，晶粒度可達5級以上，超過該標準規(guī)定。
具體實施例方式
本發(fā)明方法適用于制造中高壓大口徑無縫鋼管，產(chǎn)品規(guī)格為外徑325～1066毫米；壁厚30～120毫米；長度小于8000毫米，材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)鋼、合金鋼鋼錠或管坯。加工工藝為熱變形壓力加工。在加工過程中需多次加熱，加熱溫度應(yīng)在奧氏體區(qū)內(nèi)的某一范圍內(nèi)選擇，這是一個非常重要的工藝參數(shù)，它既要考慮到通過加熱降低金屬的變形抗力，利于壓力加工，又要控制加熱溫度不通過高，避免奧氏體晶粒粗大給材料的力學(xué)性能造成不利影響，特別是要防止加熱溫度超過1300℃時引起晶粒沿其邊界溶化的過熱現(xiàn)象。經(jīng)反復(fù)試驗摸索，擠壓或拉拔加熱溫度控制在1040℃～1250℃是合適的。同材質(zhì)鋼管，當(dāng)規(guī)格尺寸較小，變形加工相對容易，可在上述溫度范圍中取較低值，這樣還可以減少能源耗費和縮短工藝時間。當(dāng)然具有加熱溫度還要考慮到鋼管材料的成分，通常合金鋼加熱溫度普遍高于碳鋼的加熱溫度。
對于長度小于等于3500毫米的鋼管無需拉拔工序，即可加工成毛坯管，長度大于3500毫米的鋼管在擠壓工序后還要再經(jīng)加熱拉拔成形。
經(jīng)過上述壓力加工后形成的毛坯管經(jīng)切頭、校直后再進行熱處理。鋼管的熱處理為正火或正火+回火處理，對于碳鋼材質(zhì)可只進行正火處理，而對于合金鋼材質(zhì)則在正火之后還需進行高溫回火處理，以充分消除內(nèi)應(yīng)力并且穩(wěn)定組織。正火及回火溫度要根據(jù)鋼管的化學(xué)成分而確定。合金鋼回火加熱溫度要高于碳鋼。根據(jù)鋼管壁厚尺寸，正火冷卻方式可采用自然空冷、強制空冷或噴霧冷卻，以到達正火后細化晶粒的目的。熱處理后機械加工管材外圓和內(nèi)孔至要求尺寸。經(jīng)檢測，采用本方法加工的無縫鋼管，各項性能指標均可達到GB5310-1995標準，尤其晶粒度可達5級以上，超過標準規(guī)定的4級。
以下提供幾個具體實施例實施例1.
鋼管材料20鋼；規(guī)格Φ558×50a.一次擠壓將鋼錠或管坯加熱至1040～1070℃，上模具在壓力機中擠壓成桶形；b.二次擠壓將一次擠壓件加熱至1040～1070℃，上芯棒在壓力機上擠壓成鋼管形；c.切頭將二次擠壓件或拉拔件切掉兩端頭；d.校直在壓力機上將鋼管校直；e.熱處理將鋼管進行正火處理，加熱溫度為900～930℃，自然風(fēng)冷。
f.機加工將鋼管外圓和內(nèi)孔經(jīng)機加工至要求尺寸；g.檢測探傷檢測、力學(xué)試驗σb410-500；σs≥245；A5≥24；Akv≥35J，水壓試驗，金相檢測晶粒度5級。
實施例2.
鋼管材料12Cr1MoV鋼；規(guī)格Φ762×80a.一次擠壓將鋼錠或管坯加熱至1200～1250℃，上模具在壓力機中擠壓成桶形；b.二次擠壓將一次擠壓件加熱至1200～1250℃，上芯棒在壓力機上擠壓成鋼管形；c.拉拔將二次擠壓成形的鋼管件加熱至1200℃～1250℃，在2400噸臥式拔伸機上拉拔至所需尺寸；d.切頭將二次擠壓件或拉拔件切掉兩端頭；e.校直在壓力機上將鋼管校直；f.熱處理將鋼管進行正火+回火處理，正火加熱溫度為980～1020℃，噴霧冷卻，回火溫度為720～760℃；g.機加工將鋼管外圓和內(nèi)孔經(jīng)機加工至要求尺寸；h.檢測超聲探傷檢測、力學(xué)試驗σb470-640；σs≥255；A5≥21；Akv≥35J，水壓試驗，金相檢測晶粒度5級。
實施例3.
鋼管材料A335P22鋼；規(guī)格Φ610×60a.一次擠壓將鋼錠或管坯加熱至1200～1250℃，上模具在壓力機中擠壓成桶形；b.二次擠壓將一次擠壓件加熱至1200～1250℃，上芯棒在壓力機上擠壓成鋼管形；c.拉拔將二次擠壓成形的鋼管件加熱至1200℃～1250℃，在2400噸臥式拔伸機上拉拔至所需尺寸；d.切頭將二次擠壓件或拉拔件切掉兩端頭；e.校直在壓力機上將鋼管校直；f.熱處理將鋼管進行正火+回火處理，正火加熱溫度為930～960℃，強制風(fēng)冷，回火溫度為700～760℃；g.機加工將鋼管外圓和內(nèi)孔經(jīng)機加工至要求尺寸；h.檢測超聲探傷檢測、力學(xué)試驗σb≥415；σs≥205；A5≥22；Akv≥35J，水壓試驗，金相檢測晶粒度5級。
權(quán)利要求
1.一種壓力管道用無縫鋼管的制造方法，其特征在于它按如下工序進行a.一次擠壓將鋼錠或管坯加熱至1040℃～1250℃，在壓力機中利用模具擠壓成桶形，擠壓力＞12Mpa；b.二次擠壓將一次擠壓件加熱至1040℃～1250℃，在壓力機上利用芯棒將桶形坯件擠壓成鋼管形，擠壓力＞12Mpa；c.拉拔將鋼管形坯件加熱至1040℃～1250℃，拉拔至所需尺寸；d.切頭將二次擠壓件或拉拔件切掉兩端頭；e.校直在壓力機上將鋼管校直；f.熱處理將鋼管進行正火或正火+回火處理；g.機加工將鋼管外圓和內(nèi)孔經(jīng)機加工至要求尺寸；h.檢驗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力管道用無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述熱處理工序中正火加熱溫度為900～1040℃，回火加熱溫度為700～760℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力管道用無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述熱處理工序中的正火冷卻方式為自然風(fēng)冷、強制風(fēng)冷或噴霧冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓力管道用無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述檢驗工序為探傷檢測、力學(xué)試驗、化學(xué)試驗、水壓試驗和渦流探傷、金相分析及外形尺寸檢測。
全文摘要
一種壓力管道用無縫鋼管的制造方法，屬金屬軋制技術(shù)領(lǐng)域，用于提高無縫鋼管的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能問題。其工藝過程為一次擠壓、二次擠壓、拉拔、切頭、校直、熱處理、機加工，所述一次擠壓、二次擠壓、拉拔工序中鋼錠或管坯加熱溫度為1040℃～1250℃，所述熱處理工序為正火或正火+回火處理。本發(fā)明通過試驗?zāi)Ｋ鞒鲣摴茉跀D壓拉拔等熱加工工序中優(yōu)化的加熱溫度，并通過調(diào)整鋼管最終熱處理的工序位置及合理選擇熱處理的正火、回火溫度，使鋼管的力學(xué)性能指標得到進一步的提高。經(jīng)檢測表明，按照本發(fā)明制造的無縫鋼管各項指標均可達到或超過有關(guān)標準，精粒度可達5極以上。
文檔編號B21C1/00GK1831411SQ20061001256
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者劉春海, 唐國明, 王艷杰 申請人:河北宏潤管道集團有限公司