大口徑不銹鋼無縫管的生產(chǎn)難度主要源于不銹鋼材質(zhì)特性與大尺寸加工需求的矛盾,具體集中在原料控制、成型精度、設(shè)備負(fù)荷及質(zhì)量穩(wěn)定性四大環(huán)節(jié)。
一 原料與加熱(管坯質(zhì)量要求高,加熱均勻性難控制)
管坯冶煉難度大:大口徑管需直徑更大的不銹鋼管坯(通?!?50mm),管坯需保證極低的雜質(zhì)含量(如硫、磷)和極高的成分均勻性。若碳、鉻、鎳等元素分布不均,會(huì)導(dǎo)致后續(xù)加工時(shí)局部塑性差異,引發(fā)開裂。
加熱易出現(xiàn)內(nèi)外溫差:不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)僅為碳鋼的1/3~1/2,大直徑管坯加熱時(shí),外層易過熱(導(dǎo)致氧化皮過厚、晶粒粗大),內(nèi)層卻未達(dá)軋制溫度,形成熱應(yīng)力差,穿孔時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)折、裂紋等缺陷。
氧化皮控制難:不銹鋼高溫下易形成致密氧化皮(Cr?O?),大管坯加熱時(shí)間長(zhǎng),氧化皮厚度增加,后續(xù)酸洗需更強(qiáng)的酸液濃度,易腐蝕管坯表面,同時(shí)氧化皮脫落還可能嵌入管坯,形成 “麻點(diǎn)” 缺陷。
二 穿孔成型(壁厚均勻性差,工具損耗快)
穿孔偏心難避免:大口徑管穿孔時(shí),頂頭(穿孔核心工具)需承受更大的軸向力和徑向力,若頂頭定位不準(zhǔn)或管坯推送速度不均,易導(dǎo)致毛管(穿孔后的空心管)出現(xiàn)偏心(壁厚一邊厚一邊薄)。大口徑毛管的偏心后續(xù)難以通過軋制完全修正,直接影響成品精度。
工具壽命短、成本高:不銹鋼強(qiáng)度高、韌性大,穿孔時(shí)頂頭、導(dǎo)板與管坯的摩擦劇烈,大口徑加工時(shí)工具受力是小口徑的3~5倍,導(dǎo)致頂頭磨損快(通常小口徑頂頭可加工數(shù)百根,大口徑僅數(shù)十根),且工具需采用耐高溫合金(如 H13 鋼)制作,成本顯著上升。
毛管表面缺陷多:大口徑管坯穿孔時(shí),若管坯內(nèi)部存在疏松或夾雜,易在毛管內(nèi)壁形成內(nèi)折;同時(shí),導(dǎo)板與管坯的接觸面積大,若導(dǎo)板表面不光滑,易劃傷毛管外表面,形成外劃傷。
三 軋制與定徑(變形均勻性差,尺寸精度難把控)
軋制力不足或過載:大口徑管軋制需更大的軋制力(通常需數(shù)千噸級(jí)軋機(jī)),若軋機(jī)功率不足,會(huì)導(dǎo)致金屬變形不充分,出現(xiàn)壁厚不均;若軋制力過大,又會(huì)使管子產(chǎn)生橢圓度(外徑不圓),尤其不銹鋼的彈性回復(fù)率高,軋制后回彈量大,進(jìn)一步加劇尺寸偏差。
定徑模具加工難:大口徑管的定徑模具尺寸大(如外徑 508mm 的管需對(duì)應(yīng) 508mm 的定徑模),模具需保證極高的圓度和表面光潔度,加工難度遠(yuǎn)大于小口徑模具,且模具受熱膨脹后易與管子卡死,導(dǎo)致表面擦傷。
直線度控制難:大口徑管長(zhǎng)度通常在 6~12m,軋制后冷卻時(shí),因壁厚不均或冷卻速度差異,易產(chǎn)生 “彎曲”,需后續(xù)矯直,但不銹鋼的硬度高,矯直時(shí)需更大的矯直力,且易在矯直點(diǎn)產(chǎn)生 “壓痕”,影響表面質(zhì)量。
四 熱處理與質(zhì)量檢測(cè)(均勻性差,檢測(cè)覆蓋難)
熱處理內(nèi)外溫差大:大口徑管壁厚厚(通?!?0mm,甚至達(dá) 50mm),固溶熱處理時(shí),需長(zhǎng)時(shí)間保溫才能讓管內(nèi)外溫度均達(dá)到1050~1100℃,若保溫不足,會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)壁耐蝕性不足;若保溫過長(zhǎng),又會(huì)導(dǎo)致管子氧化嚴(yán)重,增加后續(xù)酸洗成本。
內(nèi)部缺陷檢測(cè)難:大口徑管的內(nèi)部缺陷(如內(nèi)折、夾雜)需通過超聲波探傷檢測(cè),但因壁厚厚,超聲波衰減大,需調(diào)整探頭參數(shù)以保證檢測(cè)精度,且檢測(cè)速度慢(需逐段掃描);同時(shí),管端的 “內(nèi)毛刺”(穿孔殘留)若未清理干凈,易被誤判為內(nèi)折,增加檢測(cè)難度。