不锈钢管是一种经济的断面钢材,是钢铁工业中的一项重要产品,可广泛 用于生活装饰和工业,市面上很多人用于制作 楼梯扶手、护窗、栏杆、家具等。常见的有 201 和304 两种材质。
1 无缝管工艺技术与装备的现状和发展 20世纪80年代以来,国家政策的实施,促进了经济快速发展,带动了无缝钢管行业的进步。无缝不锈钢管的生产也得了快速地成长,引进了的工艺技术和装备,如久立率先引进了3500t挤压机,不仅使久立工业用不锈钢无缝管的生产工艺和装备跨入行列,而且作为挤压生产工艺的探路者推动了我国不锈钢无缝管工艺的变革,被列为当年度中国不锈钢行业10件大事之一。对一些重要用途的不锈钢管,如核电站用管(规格)等,用户多采用挤压工艺生产供料为主,不锈钢管的生产逐步实现常态化;冷轧、冷拔管生产装备引进或国产化是举不胜举,这些无缝管机组的引进投产,使我国无缝不锈钢管工艺技术及装备水平提高到了当代国际水平。 目前,我国不锈钢管应用领域“以冷轧、冷拔代热轧”产品为主,热轧管机组生产的不锈管主要还是为冷加工提供管坯料。国内久立特材、宝钢钢管、太钢钢管、武进钢管、中兴能源、常熟华新、长城特钢(成都无缝)、青山不锈、华迪钢管等是无缝不锈钢管生产的主力军。 在工艺技术方面,我国装备的无缝钢管生产线,大部分是1990年以后建成的。生产过程计算机控制、锥形穿孔机、轧辊全液压压下技术、集中变辊设计、轧辊单传动、限动芯棒轧制、阶梯芯棒轧制等技术得到普遍应用。随着我国无缝钢管行业工艺技术与装备水平的不断进步,不锈钢管(含大直径、厚壁)生产方式也呈多样化发展,主要有挤压机组、周期轧管机组、顶管机组、穿轧(穿孔+冷轧、冷拔)、热轧+冷轧、冷拔方式等多种生产方法。另外,也有少量采用其他方式生产,如锻造镗孔等生产方式。 2热挤压工艺 热挤压工艺是国外热加工无缝不锈钢管的生产工艺之一。与轧制生产方法相比,挤压法的特点是金属在变形过程中受到三向压应力,在这种佳状态下,对于变形抗力大、热塑性差的不锈钢管可以获得较好的内外表面质量和金相组织,适合生产小批量、多规格不锈钢管,特别适合生产斜轧穿孔机难以加工的高合金管材。 虽然我国不锈钢管生产采用“穿孔+冷拔、冷轧”的工艺较多,但采用挤压法生产不锈钢管的优势是可以直接使用连铸坯作原料,产品质量比较稳定,换品种灵活,可以直接生产热挤压成品管,也可以生产各种异型断面不锈钢管。生产大直径(厚壁)不锈钢管除少量采用“穿孔+皮尔格轧制”工艺外(含顶管机组),基本上采用热挤压工艺。 随着高速化、自动化、大吨位挤压机的应用,高强度、高韧性热作模具等相关技术的发展,用挤压法生产不锈钢管或为冷加工提供荒管,是目前热加工不锈钢管的一种较好的和经济的方法。特别是生产难变形的不锈钢管、高合金钢管、厚壁管得到了迅速发展。图1是某企业不锈钢挤压管生产主要工艺流程。
不锈钢管按成分可分为Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)及析出硬化系(600系列)。 200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢 300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢。 301-----延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。 302-----耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度好。 303-----通过添加少量的硫、磷使其较304易切削加工。 304-----即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。 309—较之304有好的耐温性。 316-----继304之後,第二个得到广泛应用的钢种,主要用于食品工业、制药行业和手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的结构。由于较之304不锈钢管其具有好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢管通常也符合这个应用级别。 型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。 400 系列—铁素体和马氏体不锈钢。 408—耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。 409—廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。 410—马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。 416—添加了硫改善了材料的加工性能。 420—“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种早的不锈钢。也用于手术,可以做的非常光亮。 430—铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。 440—高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于硬的不锈钢之列。常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。 500 系列—耐热铬合金钢。 600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢管。
不锈钢管的种类繁多,用途不同,其技术要求各异,生产方法亦有所不同。当前生产的钢管外径范围0.1—4500mm、壁厚范围0.01~250mm。为区分其特点,通常按如下的方法对钢管进行分类。 生产方式 不锈钢管按生产方式分为无缝管和焊管两大类,无缝钢管又可分为热轧管,冷轧管、冷拔管和挤压管等,冷拔、冷轧是钢管的二次加工;焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。 断面形状 不锈钢管按横断面形状可分为圆管和异形管。异形管有矩形管、菱形管、椭圆管、六方管、八方管以及各种断面不对称管等。异形管广泛地用于各种结构件、工具和机械零部件。与圆管相比,异形管一般都有较大的惯性矩和截面模数,有较大的抗弯、抗扭能力,可以大大减轻结构重量,节约钢材。 不锈钢管按纵断面形状可分为等断面管和变断面管。变断面管有锥形管、阶梯形管和周期断面管等。 管端形状 不锈钢管根据管端状态可分为光管和车丝管(带螺纹钢管)。车丝管又可分为普通车丝管(输送水、煤气等低压用管,采用普通圆柱或圆锥管螺纹连接)和螺纹管(石油、地质钻探用管,对于重要的车丝管,采用螺纹连接),对一些用管,为弥补螺纹对管端强度的影响,通常在车丝前行管端加厚(内加厚、外加厚或内外加厚)。 用途分类 按用途可分为油井管(套管、油管及钻杆等)、管线管、锅炉管、机械结构管、液压支柱管、气瓶管、地质管、化工用管(高压化肥管、石油裂化管)和船舶用管等。 生产 不锈钢焊管生产工艺: 原料--分条--焊接制管--修端--抛光--检验(喷印)--包装--出货(入仓)(装饰焊管)。 原料--分条--焊接制管--热处理--矫正--矫直--修端--酸洗--水压测试--检验(喷印)-包装--出货(入仓)(焊管工业配管用管)。
不锈钢管件连接方法有很多,主流的有卡压式连接、环压式连接、法兰连接、沟糟连接、焊接连接和锥螺纹连接。它们各有好坏,在实际情况下需要寻找合适的方法。
卡压式连接:
这种方法的连接原理是使用液压钳把不锈钢管件卡紧在管子上,同时以O型密封圈来达到止水作用,从而具有连接效果。尽管这种方式操作简便,但管壁很薄,连接强度低至只有太管体的三分之一左右,管道也无法拆卸,不锈钢管端口毛刺、飞边清除不干净就容易破坏胶圈,日后就容易漏水。
环压式连接:
环压式连接的原理是使用液压钳把不锈钢管件卡紧在管子上,并以宽带胶密封圈来进行止水,从而达到良好的连接效果。因为这种方式比卡压式多了一道压坑,因此连接强度要略强于卡压式的,此外压坑由于是圆环型的,因此管子容易转动,这会影响到整体的密封效果。
法兰连接:
法兰连接的方法原理是使用拧紧螺栓,把带有法兰片的两个连接件进行连接,然后通过平面密封片的密封,来达到相应的连接效果。其优点是连接强度高质量稳定,安装容易且可拆卸,但缺点是法兰片的成本比较高。
沟槽连接:
这种方法的原理是使用拧紧管件的螺母,把扩有凸环的不锈钢管子和管件轴向压紧,然后通过锥型密封圈起到止水作用,从而达到连接效果。其优点是可拆卸,缺点是安装过程中增加了管端滚压凹环的工序、铸造的卡箍成本比较高,并且无法用在有负压的管路中。
焊接连接:
这种方式的连接原理是通过热熔工艺把两个连接件直接熔接,从而达成连接。其优点是连接强度高,但缺点是现场焊接口的焊缝气体保护很难达标,焊缝容易生锈,这会减小管道的使用寿命,并且安装质量很大程度上有赖于焊接者的技术水平,所以质量稳定性不高。
锥螺纹连接:
这种方式的连接原理是直接旋紧不锈钢管件,把带有圆锥管螺纹的内、外接口的两连接件旋紧,以连接口螺纹的压力来达到密封效果,从而完成连接。其优点是容易拆卸、连接口强度达到管体使用强度、安装起来方便简单,质量可靠稳定,并且管件壁薄导致成本较低,此外如果外螺纹接口缠绕聚四氟乙烯生料带时,需要加力,而如果使用液态生料带,则可基本保证接口长期不会漏水。
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