為什么要對(duì)不銹鋼焊管進(jìn)行固溶處理在不銹鋼焊管的生產(chǎn)過程中,有一道工序非常的重要,那就是——固溶處理。固溶處理是指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。那么為什么要對(duì)不銹鋼焊管進(jìn)行固溶處理,它有何作用呢?不銹鋼焊管通過固溶處理來軟化,一般將不銹鋼焊管加熱到950~1150℃左右,保溫一段時(shí)間,使碳化物和各種合金元素充分均勻地溶解于奧氏體中,然后快速淬水冷卻,碳及其它合金元素來不及析出,獲得純奧氏體組織。
使焊接鋼管組織和成分均勻一致,這對(duì)原料尤其重要,因?yàn)闊彳埦€材各段的軋制溫度和冷卻速度不一樣,造成組織結(jié)構(gòu)不一致。在高溫下原子活動(dòng)加劇,σ相溶解,化學(xué)成分趨于均勻,快速冷卻后就獲得均勻的單相組織。加工硬化,以利于繼續(xù)冷加工。通過固溶處理,歪扭的晶格恢復(fù),伸長(zhǎng)和破碎的晶粒重新結(jié)晶,內(nèi)應(yīng)力,鋼管抗拉強(qiáng)度下降,伸長(zhǎng)率上升。
恢復(fù)不銹鋼焊接固有的耐蝕性能。由于冷加工造成碳化物析出,晶格缺陷,使不銹鋼耐蝕性能下降,而固溶處理后不銹鋼焊管的耐蝕性能恢復(fù)到好狀態(tài)。經(jīng)過固溶處理的不銹鋼焊管,其各方面性能才能達(dá)到狀態(tài),因此固溶處理對(duì)不銹鋼焊管而言非常重要。所有不銹鋼冷加工實(shí)際上像焊接一樣,都會(huì)給不銹鋼鋼管的性能,尤其是耐蝕或耐熱性能帶來不可避免的損害。不銹鋼特別是奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的塑性,使得諸如冷拔、冷軋、冷滾軋、冷彎、冷脹、冷扭曲等冷加工方式很容易實(shí)現(xiàn),
不進(jìn)行固溶處理會(huì)出現(xiàn)以下具體情況。會(huì)導(dǎo)致材料晶格位錯(cuò)等觀缺陷和表面粗糙度的增加,并誘發(fā)馬氏體相變及碳化物的析出。如冷加工后奧氏體鋼呈現(xiàn)出磁性增加現(xiàn)象。導(dǎo)致材料晶格位錯(cuò)或相變發(fā)生在表面,就會(huì)成為孔蝕等局部腐蝕的始發(fā)位置。這種現(xiàn)象在變形程度達(dá)到20%減斷面率時(shí)會(huì)出現(xiàn)直接不良影響。冷加工以后將在材料中留下殘余應(yīng)力,殘余應(yīng)力對(duì)材料的抗應(yīng)力腐蝕開裂(scc)極為不利。
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離心鑄造和離心鋁熱劑法離心鑄造是為適應(yīng)海洋油氣生產(chǎn)而開發(fā)的,適用于制造內(nèi)襯金屬熔點(diǎn)低于外層金屬熔點(diǎn)的復(fù)合管。襯層和基體均采用液態(tài)金屬。將制外管的鋼液引入一旋轉(zhuǎn)金屬模,在外管凝固過程中監(jiān)測(cè)管內(nèi)溫度。當(dāng)外管凝固并達(dá)到一定溫度時(shí),澆入耐蝕合金等內(nèi)層金屬。通過控制鑄造條件,可以生產(chǎn)出牢固的冶金結(jié)合的雙金屬?gòu)?fù)合管。
當(dāng)應(yīng)用液態(tài)金屬進(jìn)行表面堆敷時(shí),采用離心技術(shù)可復(fù)合層容易出現(xiàn)的氣孔和夾雜。這時(shí),熔化金屬中密度低的渣、雜質(zhì)和氣體上升到表面,而較重的金屬成分下沉,在管壁上形成一致密層,從而提高熔敷質(zhì)量和再現(xiàn)性。因此其優(yōu)缺點(diǎn)分別為:
優(yōu)點(diǎn):界面實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合,致密度高,排渣、排氣性好。缺點(diǎn):若沒有其后的熱變形,僅限于鑄態(tài)使用,其粗大的鑄態(tài)組織導(dǎo)致各層金屬的力學(xué)性能不能充分發(fā)揮。另外,該方法不能生產(chǎn)外層為輕合金的復(fù)合鋼管。
離心鋁熱法也稱為shs—離心法,shs是self propagating high temperature synthesis的縮寫。離心鋁熱法的實(shí)質(zhì)是在離心力場(chǎng)中引起鋁熱反應(yīng),所謂鋁熱反應(yīng)就是金屬鋁粉和其他金屬氧化物粉末均勻的混合在一起, 通過點(diǎn)燃而發(fā)生的非常迅速的放熱反應(yīng)(mo+al→m+al2o3+q)。反應(yīng)絕熱溫度可接近3000k,因此產(chǎn)物都處于液態(tài),在離心力作用下,比重大的產(chǎn)物如fe、cr、ni等集中在靠近碳鋼鋼管內(nèi)壁處,形成內(nèi)襯金屬層;al2o3形成內(nèi)層殘?jiān)ㄟ^機(jī)械方法除去,則制備出雙金屬?gòu)?fù)合鋼管。
離心鑄造+熱擠壓(熱擠壓+冷軋)“離心鑄造+熱擠壓”是一種新的復(fù)合管短流程制備方法,通過離心鑄造生產(chǎn)空心復(fù)合管坯,然后加熱、熱擠壓或熱擠壓冷軋,以及后續(xù)熱處理等工序,獲得成品復(fù)合管。它有效整合了離心鑄造和熱擠壓兩種方法的優(yōu)點(diǎn),縮短了生產(chǎn)工序,并實(shí)現(xiàn)了復(fù)合界面的完全冶金結(jié)合。其獨(dú)特之處在于:他把初級(jí)工業(yè)材料和高技術(shù)的冶金處理過程結(jié)合起來,采用離心澆鑄工藝、熱擠壓等塑性熱復(fù)合技術(shù)、冷軋(或冷拔)生產(chǎn)方式,獲得高品質(zhì)的復(fù)合管材。
雙金屬?gòu)?fù)合管制備方法的研究概況熱成型法.目前雙金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法主要包括冷成型法、熱成型法、離心鑄造法、離心鋁熱劑法、爆炸焊成型法、電磁成型法等等。冷成型法,冷成型制造工藝的基本特征是將預(yù)加工好的薄壁不銹鋼管套入碳鋼管中,然后通過機(jī)械方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內(nèi)壁上。
薄壁不銹鋼管有兩種獲得途徑:一種是通過選擇合適規(guī)格的無縫不銹鋼管,通過旋壓的方法使之變薄,達(dá)到要求的外徑和厚度;另一種是用薄的不銹鋼板或鋼帶在專用的制管機(jī)上用tig焊接成直縫或螺旋縫不銹鋼管。采用拉拔、脹接、旋壓和滾壓等方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內(nèi)壁上,其中拉拔和脹接為常用。
拉拔是取兩根分別制成的無縫鋼管,將一根套在另一根外面,然后將兩管通過一模具同時(shí)進(jìn)行拉拔,從而實(shí)現(xiàn)緊密配合的機(jī)械結(jié)合。這種管的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單,價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)是界面非擴(kuò)散結(jié)合,只是依靠對(duì)外層進(jìn)行的冷加工來獲得緊密配合,因此冷加工復(fù)合管如果遭遇高溫就有分層傾向,復(fù)合管會(huì)因應(yīng)力釋放而失效。這就限制了冷加工管的使用環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域。脹接分機(jī)械脹接和液壓脹接兩種。
機(jī)械脹接是目前生產(chǎn)不銹鋼復(fù)合管的一種主要方法,它是利用滾脹芯軸回轉(zhuǎn)擠壓使復(fù)合管內(nèi)管發(fā)生塑性變形,外管發(fā)生彈性變形,從而使復(fù)合管的外管對(duì)內(nèi)管產(chǎn)生接觸壓力,以達(dá)到復(fù)合管內(nèi)外壁的緊密貼合。液壓脹接原理與機(jī)械脹接相同,只是用管內(nèi)高壓水施壓代替滾脹芯軸回轉(zhuǎn)擠壓。機(jī)械脹接時(shí)脹接力大小難以確定,易發(fā)生欠脹或過脹,且多次滾脹易造成襯里開裂。液壓脹接時(shí)脹接力均勻且大小可進(jìn)行計(jì)算,因此更具優(yōu)越性。兩種脹接法的共同缺點(diǎn)是內(nèi)外層只是機(jī)械結(jié)合,和拉拔成型一樣,在高溫環(huán)境下會(huì)因應(yīng)力松弛而分層失效。