超厚壁不锈钢无缝管用于化学和石油工业的高压和超高压(压力在500MPa以上)的管道、轴、轴承和其他管件,同时还可作为螺旋轧制周期断面管件的坯料等。
在现有的轧管机上,采用热变形的方法能够生产径壁比(D/S)为4~20的不锈钢厚壁管。按照D/S的大小,可分为D/S=6~20的厚壁管和D/S=4.0~5.9的特厚壁不锈钢管两类。
一般认为三辊轧管机最适合轧制不锈钢厚壁管,但是由于受到不锈钢管内径的限制,一般不能生产内径小于45mm的厚壁管。
热挤压工艺是生产超厚壁管的最佳方法,该工艺能够大大地减小生产不锈钢厚壁管的内径(最大可达到3mm),并且使生产的厚壁管的D/S达到2.1.
随着挤压机挤压芯棒直径的减小,使挤压芯棒的工作条件显著恶化。因为挤压芯棒由于钢管内径的减小,不可能做成带内水冷式的,并且在挤压过程中,由于芯棒受热,会引起其断裂。因而,实际上将挤压芯棒限制在φ20~30mm.为了生产内径小于20mm的厚壁管,在D/S≥2.3时,可以采用冷轧和冷拔的方法。但是冷轧或冷拔变形会使超厚壁管内表面的质量明显变坏。
为了得到内径3mm以上的超厚壁管,采用如图6-14所示的方法,生产出D/S=2.1~4.0的超厚壁钢管。
可移动芯棒3的端部的最初位置在挤压模2圆柱带伸出50~100mm.在挤压过程中,当挤压杆6随着挤压垫5移动时,变形金属7环绕不移动的挤压芯棒4,带着可移动芯棒3流动,并且经过挤压模2形成带有内芯棒的挤压管。
挤压时,由于芯棒是在冷状态下进入变形区,因此在不同的温度下比其他金属的强度要高很多,不会发生变形。可移动芯棒3能自由地通过不可移动的空心挤压芯棒4,芯棒和变形金属之间没有相对移动,仅存在较小的摩擦力。因此,钢管和芯棒之间不会焊合。同时,在挤压之前,可以喷涂或刷上一些悬浮状的润滑剂。
挤压结束后,芯棒与钢管同时被锯切。挤压周期的其余工序与挤压一般钢管的相似。芯棒可以通过拉拔或其他方式取出。芯棒可以用H13或者06Cr18Ni11Ti钢冷拉线材制作。采用06Cr18Ni11Ti不锈钢冷轧棒线材制作的芯棒在拉拔机上能顺利地从钢管中拉出。超厚壁管的内表面光洁度达到6~7级,尺寸公差也满意技术条件要求。超厚壁钢管(D/S=2.2)的横断面如图6-15所示。
采用这种工艺可以获得任何要求的外形和内表面的不锈钢厚壁管,为此,必须使用相应形状的挤压模和挤压芯棒。尼科波尔南方钢管厂在1600t卧式液压挤压机上,采用上述工艺,生产出外径为ф40mm、φ60mm、φ80mm、ф100mm,内径为φ3mm、φ5mm、ф10mm、φ15mm的超厚壁管。
挤压结束后,芯棒可以当钢管在七辊矫直机上矫直后从钢管中拔出,并且由于断面是超厚壁,可以采用温矫。
采用上述工艺还可以生产厚壁复合钢管。采用外层为55CrNiMoV钢,内层为10Cr24Al材料的双层坯料,直径为Φ145mm.一次挤压成Φ25mm复合管。芯棒材料为12Mn18Cr12V钢。从挤压余料的纵向和径向截面可以看出,挤压时各层金属材料的流动对称。