ND钢无缝钢管生产工艺的制作方法及注意事项

　　

　　本发明涉及一种钢管生产工艺，具体是指一种nd钢无缝钢管生产工艺。

　　背景技术：

　　随着石油和煤的大量开采，耐腐蚀无缝钢管被广泛运用于介质传输等场合，但是燃料中硫的含量越来越高，从而导致燃烧或热交换系统设备遭受严重的腐蚀，特别是在冷却过程中发生的露点腐蚀，市面上现有的钢管多为碳钢、不锈钢作为耐腐蚀钢管，此类钢管的耐腐蚀性低，使用成本高易发生腐蚀泄露的危险，nd钢是一种抗硫酸露点腐蚀能力很强的钢种，这些微量元素在nd钢表面形成一层薄的致密钝化膜，这种钝化膜非常稳定，可以有效地减缓硫酸继续腐蚀的速度，其次，nd钢表面的钝化膜是硫酸腐蚀的反应物，随着反应生产物积累，阳极电位逐渐上升，很快就使阳极极化，nd钢完全进入钝化区，其维钝电流很小，继而进一步降低了腐蚀速率，因此，nd钢是耐硫酸露点腐蚀无缝钢管的优选材料。

　　技术实现要素：

　　为解决上述现有难题，本发明通过将原有材质碳钢、不锈钢替换为nd钢后加工，并通过将nd机加工使其从材质上提高硬度耐腐蚀度，控制nd钢管管壁的壁厚解决了微腐蚀产生的局部损坏的技术问题，借用加热、穿孔和连扎等工艺实现将nd钢管制成无缝钢管的技术效果，克服了其在使用过程中由于表面无缝光滑平整腐蚀液难以将其局部腐蚀局部损伤的技术难题，通过冷却、矫直等工艺使nd钢管的垂直度、平行度和硬度得到保证，并克服了在使用过程中外部产生撞击造成的磨损使寿命降低的问题。

　　本发明的目的是提供一种nd钢无缝钢管的生产工艺，该方法通过采用传统的热轧工艺进行加热、穿孔、再加热、定(减)径、热处理和矫直将新型材料nd钢进行加工制作，确定一种nd钢无缝钢管。本方法的应用解决了传统采用碳钢、不锈钢等材质制作无缝钢管成品腐蚀性差，硬度低的难题，降低和最大程度消除了石油和煤的开采对传输管道造成的腐蚀问题，有效的降低了使用成本，推动了科技的发展。

　　本发明采用的技术方案如下：一种nd钢无缝钢管的生产工艺，包括如下步骤：

　　步骤一：对采购原料管坯进行初检，检验成分主要有化学成分、管坯长度、管坯直径、表面质和管坯直度等；

　　1)从采购的1～2个炉号全炉号取样检验并记录；从采购的3～6个炉号抽2个检验并记录；从采购的7～15炉号抽3个检验并记录；从采购的15个炉号以上抽20％选择进批量较大的炉号取样检验并记录；

　　2)50％试样做低倍检验；

　　步骤二：对检验合格的nd钢管管坯进行加热；

　　1)加热温度为1000～1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40～80分钟；

　　步骤三：对剪断的管坯进行穿孔，穿孔是热轧管生产中最重要的成型工序，它的任务是将实心的皮料穿空乘空心坯(毛管)，穿孔的方法主要有以下几种：

　　1)斜轧穿孔：依靠nd钢的塑性变形加工来形成内孔，此穿孔加工方法没有金属的损耗，常用的穿孔机一般为二辊斜轧穿孔机装置，该装置工作平很、磨损小、利用穿孔且寿命长；

　　2)推轧穿孔和压力穿孔，推轧穿孔和压力穿孔就斜轧穿孔比较而言磨损大，损失金属且不利于穿孔，因此穿孔往往采用斜轧穿孔的方式；

　　步骤四：对穿孔后的钢管脱管处理；

　　1)在脱管机的作用下将穿孔后的钢管脱落下来；

　　步骤五：对穿孔后的钢管定径(减径)处理，定径的目的是在较小的总减径率和小的单机减径率条件下，将钢管轧成一定要求的尺寸精度和真圆度，并进一步提高钢管外表面质量，经过定径后的钢管，直径偏差较小，椭圆度较小，直度较好，表面光洁，现阶段常用的设备为三辊式张力减径机；

　　1)压扁，开始咬入时由于孔型形状与毛管横剖面不相适应造成局部点接触，压扁便首先在此开始，特点是只有断面形状的变化，周长、薄厚无变化，无延伸；

　　2)减径，随着压扁的发展孔型壁与轧件接触面不断增加，至一定程度后在径向接触应力作用下开始减径，特点是平均直径减小，毛管出现延伸，壁厚有所增减；因为孔型开口处金属沿径向流动的阻力较小，这里的壁厚较槽底为大，开始出现横剖面上的壁厚不均；对于张力减径，不但减径，而且减壁，大大延伸，通过减径，可以大大地减少减径前的钢管规格，提高轧管机组的生产效率，还可以减少前步工序生产工具的数量、提高机组作业率，通过张力减径可以直接生产小口径无缝钢管。

　　步骤六：脱管下来的钢管需要矫直处理，nd钢无缝钢管经过加热穿孔加工后存在一定的内外温度差、上下表面温度差，以及轧制过程降温的不均匀性、压下控制的不尽合理等，会造成轧件延伸不均匀等问题，为了消除nd钢无缝钢管轧制后的纵向弯曲及圆度误差，一般要采用矫直工艺，矫直工艺决定了无缝钢管的几何形状,同时也影响其力学性能；

　　1)nd钢无缝钢管采用冷矫直法，矫直温度低于200℃；

　　进一步地，所述步骤一中的判断依据为管坯的技术条件和采购合同。

　　进一步地，所述步骤三穿孔前进行定心处理，即能有效提高穿孔效率还能保证穿孔精度，避免穿孔后钢管精度不够造成的报废。

　　进一步地，所述步骤六中nd钢无缝钢管的矫直次数为一次。

　　采用上述方案本发明有益效果具体阐述如下：

　　⑴nd钢是一种抗硫酸露点腐蚀能力很强的钢种，这些微量元素在nd钢表面形成一层薄的致密钝化膜，这种钝化膜非常稳定，可以有效地减缓硫酸继续腐蚀的速度；

　　⑵nd钢表面的钝化膜是硫酸腐蚀的反应物，随着反应生产物积累，阳极电位逐渐上升，很快就使阳极极化，nd钢完全进入钝化区，其维钝电流很小，继而进一步降低了腐蚀速率是耐硫酸露点腐蚀无缝钢管的优选材料；

　　⑶提高硬度耐腐蚀度，控制nd钢管管壁的壁厚解决了微腐蚀产生的局部损坏的技术问题；

　　⑷借用加热、穿孔和连扎等工艺实现将nd钢管制成无缝钢管的技术效果，克服了其在使用过程中由于表面无缝光滑平整腐蚀液难以将其局部腐蚀局部损伤的技术难题；

　　⑸通过冷却、矫直等工艺使nd钢管的垂直度、平行度和硬度得到保证，并克服了在使用过程中外部产生撞击造成的磨损使寿命降低的问题。

　　说明书附图

　　图1为本发明一种nd钢无缝钢管生产工艺流程示意图。

　　具体实施方式

　　下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

　　nd钢无缝钢管的生产过程中，穿孔和定径(减径)起到了主要作用。本发明第一步通过对nd钢选材检验处理，是nd钢无缝钢管生产的基础；第二步通过对nd无缝钢管加热使其更好加工；第三步通过对nd钢无缝钢管的穿孔控制，将实心的皮料穿空乘空心坯(毛管)；第四步通过定径(减径)后实现将钢管轧成一定要求的尺寸精度和真圆度，并进一步提高钢管外表面质量，经过定径后的钢管，直径偏差较小，椭圆度较小且直度较好的技术效果；第五步通过脱管将nd钢无缝钢管取下后进入第六步矫直，最终得到一个高耐腐蚀强度高且表面光洁的nd钢无缝钢管。

　　具体实施方式如下：

　　本方案用于一种nd钢无缝钢管生产工艺，包括如下步骤：

　　步骤一：对采购原料管坯进行初检，检验成分主要有化学成分、管坯长度、管坯直径、表面质和管坯直度等；

　　1)从采购的1～2个炉号全炉号取样检验并记录，从采购的3～6个炉号抽2个检验并记录，从采购的7～15炉号抽3个检验并记录，从采购的15个炉号以上抽20％选择进批量较大的炉号取样检验并记录；

　　2)50％试样做低倍检验；

　　步骤二：对检验合格的nd钢管管坯进行加热；

　　1)加热温度为1000～1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40～80分钟；

　　步骤三：对剪断的管坯进行穿孔，穿孔的方法主要有以下几种：

　　2)斜轧穿孔：依靠nd钢的塑性变形加工来形成内孔；

　　3)推轧穿孔和压力穿孔；

　　步骤四：对穿孔后的钢管脱管处理；

　　步骤五：对穿孔后的钢管定径(减径)处理；

　　1)压扁，开始咬入时由于孔型形状与毛管横剖面不相适应造成局部点接触，压扁从此处开始；

　　2)减径，压扁至一定程度后开始减径；

　　步骤六：脱管下来的钢管需要矫直处理；

　　1)nd钢无缝钢管采用冷矫直法，矫直温度低于200℃。

　　步骤一中的判断依据为管坯的技术条件和采购合同。

　　步骤三穿孔前进行定心处理。

　　步骤六中nd钢无缝钢管的矫直次数为一次。

　　实施例1

　　一种耐腐蚀性无缝钢管的处理工艺，该工艺包括如下步骤：

　　步骤1：管坯成型处理：

　　采用碳素钢或合金钢的实心管坯，经过穿孔机进行穿孔，轧成空心厚壁毛管，采用冷拔工艺处理成普通无缝管，再经精轧机轧成精密无缝钢管，将精密无缝钢管锯切成车件用管的长度后，经矫直、磨削、车加工等工序制成车件管半成品(镀前管料)；

　　步骤2：清洗处理：

　　首先将配液箱、清洗泵和被清洗设备组成一个清洗回路系统；其次再配置好除垢清洗剂，采用自动化程序控制清洗，清洗周期进行循环清洗，对管料进行高温除油、化学除油，采用超声波清水喷淋清水清洗，超声波发生器发出的高频振荡信号，通过超声波换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，粘附在清洗件表面的冷轧后内孔表面的润滑剂、磨削后的表面附着易清除的细微金属粒子等固体粒子即脱离，从而能够清洗管料的内表面；

　　步骤3：管料电镀镍处理：

　　将清洗后管料放入镀槽中，镀槽温度为50℃，利用反向脉冲流剥离管料的外表面杂质，其反向脉冲的阳极溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，反向脉冲的阳极剥离使镀层中的有机杂质的夹附减少，在管料表面电镀镍，镀液配方为：硫酸镍290-300g/l，氯化镍43-45g/l，硼酸42-45g/l。硫酸镍为镍液中的主盐，镀镍液的浓度百分比为40-50％镍盐含量的变化较大镍盐含量高，沉积速度适中，硼酸用来作为缓冲剂，镀镍液的ph值为3.8-5.5，采用一段电流为1200a，时长为3min，二段电流为2400a时，时长为5min，采用分时段、渐进式，镀层厚度为4-5μm，电镀镍工艺完成后，采用清水喷淋管料表面；

　　步骤4：管料电镀铬处理：

　　在镀铬槽中，调配铬酸浓度为20-30％，进行镀铬处理。设定一段电流1800a时，时长为6min。随着电极电位上升，电流密度上升，随着电极电位继续上升，电流密度转为下降，此后形成阴极膜，随着电极电位继续上升，电流密度又转为上升。设定二段电流为3000a，时长为26min，采用分时段、渐进式，镀层厚度为15-18μm。

　　实施例2

　　一种nd钢无缝钢管生产工艺包括以下步骤

　　(1)将φ70的nd钢管坯剪断至所需长度；

　　(2)对圆棒管坯进行剥皮处理，剥皮深度为0.5mm～1.5mm，以除去表面的氧化皮；

　　(3)将剪断后的管坯加热至1000～1100℃，而后根据不同管坯厚保温时间为40～80分钟；

　　(4)在直流变频穿孔机上进行穿孔，穿孔温度为950～1050℃；加载载荷电流≤1500a，穿孔速度为500转/分；

　　(5)穿孔结束后利用余热进行打头；

　　(6)对步骤(5)处理后的钢管进行酸洗、磷化、润滑；酸洗采用30～35％的硫酸，处理时间30～60分钟，处理温度为50～60℃；

　　(7)对步骤(6)处理后的钢管利用冷拔机进行第一道次冷拔；

　　(8)对步骤(7)处理后的钢管进行酸洗、磷化、润滑；

　　(9)对步骤(8)处理后的钢管利用冷拔机进行第二道次冷拔；

　　(10)对步骤(9)处理后的钢管进行改头；

　　(11)对步骤(10)处理后的钢管进行中间管退火，中间退火温度在800℃～850℃之间，根据不同壁厚保温时间为20～30分钟；

　　(12)对步骤(11)处理后的钢管进行酸洗、磷化、润滑；

　　(13)对步骤(12)处理后的钢管利用冷拔机进行第三道次冷拔；

　　(14)对步骤(13)处理后的钢管进行成品热处理。

　　以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

　　技术特征：

　　1.一种nd钢无缝钢管生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

　　步骤一：对采购原料管坯进行初检，检验成分包括化学成分、管坯长度、管坯直径、表面质和管坯直度等；

　　1)从采购的1～2个炉号全炉号取样检验并记录，从采购的3～6个炉号抽2个检验并记录，从采购的7～15炉号抽3个检验并记录，从采购的15个炉号以上抽20％选择进批量较大的炉号取样检验并记录；

　　2)50％试样做低倍检验；

　　步骤二：对检验合格的nd钢管管坯进行加热；

　　1)加热温度为1000～1100℃，而后根据不同钢管壁厚保温时间为40～80分钟；

　　步骤三：对剪断的管坯进行穿孔，穿孔的方法主要有以下几种：

　　2)斜轧穿孔：依靠nd钢的塑性变形加工来形成内孔；

　　3)推轧穿孔和压力穿孔；

　　步骤四：对穿孔后的钢管脱管处理；

　　步骤五：对穿孔后的钢管定径、减径处理；

　　1)压扁，开始咬入时由于孔型形状与毛管横剖面不相适应造成局部点接触，压扁从此处开始；

　　2)减径，压扁至一定程度后开始减径；

　　步骤六：脱管下来的钢管需要矫直处理；

　　1)nd钢无缝钢管采用冷矫直法，矫直温度低于200℃。

　　2.根据权利要求1所述的一种nd钢无缝钢管生产工艺，其特征在于：步骤一中的判断依据为管坯的技术条件和采购合同。

　　3.根据权利要求1所述的一种nd钢无缝钢管生产工艺，其特征在于：步骤三穿孔前进行定心处理。

　　4.根据权利要求1所述的一种nd钢无缝钢管生产工艺，其特征在于：步骤六中nd钢无缝钢管的矫直次数为一次。

　　技术总结

　　本发明公开了一种ND钢无缝钢管生产工艺，包括如下步骤：步骤一：对采购原料管坯进行初检阶段；步骤二：对检验合格的ND钢管管坯进行加热阶段；步骤三：对剪断的管坯进行穿孔阶段；步骤四：对穿孔后的钢管脱管处理阶段；步骤五：对穿孔后的钢管定径处理阶段；步骤六：脱管下来的钢管需要矫直处理。本发明属于钢管生产工艺技术领域，通过将原有材质碳钢、不锈钢替换为ND钢后加工并使其从材质上提高硬度耐腐蚀度，用加热和穿孔等工艺实现将ND钢管制成无缝钢管的技术效果，克服了其在使用过程中由于表面无缝光滑平整腐蚀液难以将其局部腐蚀局部损伤的技术难题，通过冷却、矫直等工艺保证ND钢管的直度和硬度，提高了ND无缝钢管的使用寿命。

　　技术研发人员：周益鑫

　　受保护的技术使用者：盛德鑫泰新材料股份有限公司

　　技术研发日：2019.09.16

　　技术公布日：2019.12.13