本發(fā)明屬于不銹鋼管加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法。
背景技術(shù)：
：奧氏體不銹鋼管材作為核反應(yīng)堆芯關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于控制組件及燃料組件的包殼管、插入管、縮緊管、套管等。特殊的應(yīng)用環(huán)境對(duì)核電用奧氏體不銹鋼管材的加工方法、材料性能、尺寸精度及無(wú)損檢測(cè)等提出了十分苛刻的要求。核電堆芯用不銹鋼管材、尤其是堆芯組件用包殼管內(nèi)徑公差僅為±0.01mm。超聲波無(wú)損檢測(cè)內(nèi)、外表面標(biāo)準(zhǔn)槽傷尺寸為0.025mm～0.045mm深×0.05mm寬。嚴(yán)格的無(wú)損檢測(cè)要求對(duì)管材表面質(zhì)量提出了極其苛刻的要求。因此使得核電堆芯用管材加工難度大且成品率低，目前核電堆芯組件所用的管材依賴于進(jìn)口。為保證核電堆芯用奧氏體不銹鋼管材在長(zhǎng)期服役期間的尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的機(jī)械性能，管材在最后一次固溶加工處理后需進(jìn)行5％～30％左右的冷作硬化加工。目前該類管材的冷作硬化加工一般采用多輥軋制或固定模拉拔方法；但是現(xiàn)有加工方法存在以下技術(shù)不足：(1)采用多輥軋制方法加工時(shí)，為滿足5％～30％的加工率，管材軋制時(shí)減壁量≤0.03mm，小的減壁量軋制易造成軋制物料運(yùn)行穩(wěn)定性差，導(dǎo)致成品管材尺寸波動(dòng)大、從而產(chǎn)生不合格品，造成管材成品率低。(2)核電用奧氏體不銹鋼管材成品道次加工率為5％～30％。如果采用軋制方式加工，管材的內(nèi)部易產(chǎn)生折疊、劃傷缺陷，也導(dǎo)致無(wú)損檢測(cè)探傷通過(guò)率低，且產(chǎn)品每批次探傷通過(guò)率波動(dòng)大，如果采用固定模拉拔的方式加工、易產(chǎn)生管材內(nèi)表面褶皺缺陷，造成超聲波檢測(cè)通過(guò)率極低(僅為10％左右)；(3)現(xiàn)有的軋制或固定模拉拔管材成品加工方法在大批量生產(chǎn)時(shí)，管材內(nèi)表面難以做到有效的控制。且軋制加工生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。因此，如何對(duì)核電用奧氏體不銹鋼管材進(jìn)行加工，使其內(nèi)表面光潔、粗糙度小、超聲波無(wú)損檢測(cè)通過(guò)率高，是本領(lǐng)域研發(fā)難點(diǎn)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法。該加工方法工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率高而且能耗低，采用該方法加工后的管材，其內(nèi)外表面質(zhì)量好，組織均勻，機(jī)械性能優(yōu)良，無(wú)損檢測(cè)合格率高，可廣泛應(yīng)用于核電用不銹鋼薄壁細(xì)長(zhǎng)管材加工行業(yè)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法，其特征在于，該方法為：對(duì)軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼管材依次進(jìn)行固溶、矯直、冷作拉拔和后處理，得到具有高質(zhì)量?jī)?nèi)表面的奧氏體不銹鋼管材；所述高質(zhì)量是指該管材的內(nèi)表面光潔且粗糙度≤0.25μm；所述固溶的具體過(guò)程為：采用電接觸加熱的方法對(duì)奧氏體不銹鋼管材進(jìn)行固溶處理，使軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼管材在電流為100A～1300A的條件下升溫至850℃～1100℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼管材；所述冷作拉拔采用固定芯頭拉拔的加工方法，所述冷作拉拔的壁厚減壁量為0.01mm～0.1mm，外徑減徑量為0.3mm～2.5mm。上述的提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法，其特征在于，所述固溶的過(guò)程中，軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼管材在電流為270A～880A的條件下升溫至950℃～1100℃。上述的提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法，其特征在于，所述冷作拉拔的總加工率為5％～30％，所述冷作拉拔的道次數(shù)為1～2道次。上述的提高核電用奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法，其特征在于，所述后處理包括清洗、矯直、拋光、無(wú)損檢測(cè)和定尺剪切。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1).本發(fā)明對(duì)軋制態(tài)的核電用奧氏體不銹鋼管材進(jìn)行固溶熱加工處理后進(jìn)行矯直和拉拔，在拉拔的過(guò)程中的總加工率小，采用固定芯頭拉拔的方式進(jìn)行成品道次的加工，壁厚減壁量0.01mm～0.1mm，外徑減徑量為0.3mm～2.5mm，能夠非常顯著的提高生產(chǎn)效率，其中一臺(tái)拉床一天8個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)效率是一臺(tái)單頭多輥軋機(jī)生產(chǎn)效率的20倍。同時(shí)成品管材的尺寸精度也比多輥軋機(jī)穩(wěn)定可靠。(2).由于核電用奧氏體不銹鋼管材中要塞入控制棒等棒材或者管材，所以其對(duì)成品管材的內(nèi)尺寸精度及表面質(zhì)量的要求很苛刻，采用固定?？绽坞m然能夠解決多輥軋機(jī)的生產(chǎn)效率低下的問(wèn)題，但是管材內(nèi)表面容易產(chǎn)生細(xì)微的褶皺，直接導(dǎo)致管材在后期的超聲無(wú)損檢測(cè)通過(guò)率極低。若采用多輥軋機(jī)軋制的方式進(jìn)行成品道次的加工，一方面生產(chǎn)效率極低，需要投入更多的設(shè)備和人力，生產(chǎn)成本高，且管材內(nèi)表面尺寸穩(wěn)定性差。而采用固定芯頭拉拔方式能夠?qū)⒐懿牡膬?nèi)徑尺寸公差范圍控制在0.01mm內(nèi)，尺寸穩(wěn)定性非常好。(3)本發(fā)明所述的電加熱固溶熱加工處理方式，通過(guò)控制管材內(nèi)外表面的氣體成分，使得固溶后的管材內(nèi)外表面形成一層薄而致密的氧化層，可以為后期的固定芯頭拉拔創(chuàng)造非常好的潤(rùn)滑條件。同時(shí)和連續(xù)退火爐相比，采用電接觸加熱固溶加工處理可以做到單支控溫，控溫精度可以達(dá)到±2℃?？販鼐雀呖杀ＷC固溶加工處理后管材顯微組織均勻，并且電加熱固溶熱加工處理生產(chǎn)效率高。(4)由于核電特殊的安全要求，核電堆芯用管材加工過(guò)程中不能使用含氯的潤(rùn)滑劑，而傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼管材拉拔過(guò)程大多使用含氯潤(rùn)滑劑，本發(fā)明的特點(diǎn)在于采用電接觸加熱固溶加工處理后管材表面形成均勻致密氧化層，管材在拉拔過(guò)程中不需使用含氯潤(rùn)滑劑，即可實(shí)現(xiàn)管材的拉拔。綜上所述，本發(fā)明提供了一種提高奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法。該方法工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率高而且能耗低，采用該方法加工后的管材，其內(nèi)外表面質(zhì)量好、組織均勻、機(jī)械性能優(yōu)良，無(wú)損檢測(cè)合格率高(在標(biāo)準(zhǔn)槽傷尺寸為0.025mm～0.045mm深×0.05mm寬條件下的探傷一次檢測(cè)通過(guò)率達(dá)90％以上)，可廣泛應(yīng)用于核電用不銹鋼薄壁細(xì)長(zhǎng)管材加工行業(yè)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本實(shí)施例對(duì)軋制態(tài)的核電堆芯控制組件用奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行加工處理，以提高管材內(nèi)表面質(zhì)量，使其滿足核級(jí)包殼管技術(shù)要求。本實(shí)施例提高奧氏體不銹鋼包殼管內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法包括以下步驟：步驟一、固溶：采用電接觸加熱的方法對(duì)規(guī)格為Φ10.0mm(外徑)×0.52mm(壁厚)×5m(長(zhǎng)度)的軋制態(tài)的奧氏體304L不銹鋼包殼管進(jìn)行固溶處理，在電流為300A的條件下將奧氏體不銹鋼包殼管快速升溫至1020℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼包殼管；步驟二、矯直：利用矯直機(jī)對(duì)步驟一中固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行矯直；步驟三、冷作拉拔：利用拉床對(duì)步驟二中矯直后的奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行冷作拉拔，具體采用固定芯頭拉拔的加工方式，將管材置于外模和芯模之間，然后進(jìn)行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的加工率為10.22％，控制冷作拉拔的壁厚減壁量為0.04mm，外徑減徑量為0.30mm，得到冷作的奧氏體不銹鋼包殼管；步驟四、后處理：將步驟三中固定芯頭拉拔后的奧氏體不銹鋼包殼管依次進(jìn)行清洗、矯直、拋光、超聲無(wú)損檢測(cè)和定尺剪切加工處理，最終得到成品管材。經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的規(guī)格為：Φ(9.7±0.005)mm(外徑)×Φ(8.74±0.005)mm(內(nèi)徑)×5mm(長(zhǎng)度)，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的性能見(jiàn)表1。表1經(jīng)實(shí)施例1加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的力學(xué)性能結(jié)合表1可知，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的尺寸精度高、晶粒細(xì)小均勻﹑機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是其內(nèi)表面光潔，粗糙度實(shí)測(cè)值為0.233μm、0.209μm、0.199μm，在標(biāo)準(zhǔn)槽傷為0.04±0.005mm深×0.05mm寬條件下的超聲波探傷檢測(cè)一次通過(guò)率為92.5％，可滿足核電不銹鋼包殼材的使用技術(shù)要求。實(shí)施例2本實(shí)施例對(duì)軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼鎖緊管進(jìn)行加工處理，以提高管材內(nèi)表面質(zhì)量，使其滿足核級(jí)鎖緊管技術(shù)要求。本實(shí)施例提高奧氏體不銹鋼鎖緊管內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法包括以下步驟：步驟一、固溶：采用電接觸加熱的方法對(duì)規(guī)格為Φ14.5mm(外徑)×0.53mm(壁厚)×8.5m(長(zhǎng)度)的軋制態(tài)的304L奧氏體不銹鋼管進(jìn)行固溶處理，在電流為100A的條件下將奧氏體不銹鋼管升溫至850℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼管；步驟二、矯直：利用矯直機(jī)對(duì)步驟一中固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼管進(jìn)行矯直；步驟三、冷作拉拔：利用拉床對(duì)步驟二中矯直后的奧氏體不銹鋼管進(jìn)行冷作拉拔，具體采用固定芯頭拉拔的加工方式，將管材置于外模和芯模之間，然后進(jìn)行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的總加工率為12.89％，控制冷作拉拔的壁厚減壁量為0.03mm，外徑減徑量為1.1mm，得到冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼鎖緊管；步驟四、后處理：將步驟三中冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼鎖緊管依次進(jìn)行清洗、矯直、拋光、超聲無(wú)損檢測(cè)和定尺剪切加工處理，最終得到成品管材。經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼鎖緊管的規(guī)格為：Φ(13.4±0.005)mm(外徑)×Φ(12.4±0.005)mm(內(nèi)徑)×8m(壁厚)，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼鎖緊管的性能見(jiàn)表2。表2經(jīng)實(shí)施例2加工處理后的奧氏體不銹鋼鎖緊管的力學(xué)性能結(jié)合表2可知，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的304L奧氏體不銹鋼鎖緊管的尺寸精度高、晶粒細(xì)小均勻﹑機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是其內(nèi)表面光潔，粗糙度實(shí)測(cè)值為0.198μm、0.224μm、0.217μm，在標(biāo)準(zhǔn)槽傷0.04±0.005mm深×0.05mm寬條件下的超聲波探傷一次檢測(cè)通過(guò)率為95％，可滿足核電不銹鋼鎖緊管的使用技術(shù)要求。實(shí)施例3本實(shí)施例對(duì)軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼管進(jìn)行加工處理，以提高管材內(nèi)表面質(zhì)量，使其滿足技術(shù)要求。本實(shí)施例提高奧氏體不銹鋼管材內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法包括以下步驟：步驟一、固溶：采用電接觸加熱的方法對(duì)規(guī)格為Φ17mm(外徑)×2.1mm(壁厚)×10m(長(zhǎng)度)的軋制態(tài)的奧氏體316L不銹鋼螺紋套管進(jìn)行固溶處理，在電流為880A的條件下將奧氏體不銹鋼螺紋套管升溫至1040℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼螺紋套管；步驟二、矯直：利用矯直機(jī)對(duì)步驟一中固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼螺紋套管進(jìn)行矯直；步驟三、冷作拉拔：利用拉床對(duì)步驟二中矯直后的奧氏體不銹鋼螺紋套管進(jìn)行冷作拉拔，具體采用固定芯頭拉拔的加工方式，將管材置于外模和芯模之間，然后進(jìn)行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的總加工率為10.51％，控制冷作拉拔的壁厚減壁量為0.1mm，外徑減徑量為1.0mm，得到冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼螺紋套管；步驟四、后處理：將步驟三中冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼螺紋套管依次進(jìn)行清洗、矯直、拋光、超聲無(wú)損檢測(cè)和定尺剪切加工處理，最終得到成品管材。經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼螺紋套管的規(guī)格為：Φ(16±0.005)mm(外徑)×Φ(12±0.005)mm(內(nèi)徑)×10m(壁厚)，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼螺紋套管的性能見(jiàn)表3。表3經(jīng)實(shí)施例3加工處理后的奧氏體不銹鋼螺紋套管的力學(xué)性能結(jié)合表3可知，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼螺紋套管的尺寸精度高、晶粒細(xì)小均勻﹑機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是其內(nèi)表面光潔，粗糙度實(shí)測(cè)值為0.199、0.221、0.207μm，在標(biāo)準(zhǔn)槽傷為0.04±0.005mm深×0.05mm寬的條件下超聲波探傷一次檢測(cè)通過(guò)率達(dá)99％，可滿足核電不銹鋼螺紋套管的使用技術(shù)要求。實(shí)施例4本實(shí)施例對(duì)軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行加工處理，以提高管材內(nèi)表面質(zhì)量，使其滿足低溫堆核電用管材技術(shù)要求。本實(shí)施例提高奧氏體不銹鋼包殼管內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法包括以下步驟：步驟一、固溶：采用電接觸加熱的方法對(duì)規(guī)格為Φ10.5mm(外徑)×1.05mm(壁厚)×12m(長(zhǎng)度)的軋制態(tài)的奧氏體321不銹鋼包殼管進(jìn)行固溶處理，在電流為1300A的條件下將奧氏體不銹鋼包殼管升溫至1100℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼包殼管；步驟二、矯直：利用矯直機(jī)對(duì)步驟一中固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行矯直；步驟三、冷作拉拔：利用拉床對(duì)步驟二中矯直后的奧氏體不銹鋼包殼管進(jìn)行冷作拉拔，具體采用固定芯頭拉拔的加工方式，將管材置于外模和芯模之間，然后進(jìn)行2道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的總加工率為29.45％，控制冷作拉拔的壁厚減壁總量為0.05mm，外徑減徑總量為2.5mm，得到冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼包殼管；步驟四、后處理：將步驟三中冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼包殼管依次進(jìn)行清洗、矯直、拋光、渦流檢測(cè)和定尺剪切加工處理，最終得到成品管材。經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的規(guī)格為：Φ(8.0±0.005)mm(外徑)×Φ(6.0±0.005)mm(內(nèi)徑)×12m(長(zhǎng)度)，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的性能見(jiàn)表4。表4經(jīng)實(shí)施例4加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的力學(xué)性能管材尺寸(mm)晶粒度實(shí)施例4Φ(8.0±0.005)×Φ(6.0±0.005)6.5級(jí)技術(shù)要求Φ(8.0±0.03)×Φ(6.0±0.03)≥5級(jí)結(jié)合表4可知，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼包殼管的尺寸精度高、晶粒細(xì)小均勻﹑機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是其內(nèi)表面光潔，粗糙度實(shí)測(cè)值為0.225μm、0.202μm、0.231μm，在標(biāo)準(zhǔn)槽傷為0.04±0.005mm深×0.05mm寬條件下的渦流探傷一次檢測(cè)通過(guò)率達(dá)93.5％，可滿足核電不銹鋼包殼材的使用技術(shù)要求。實(shí)施例5本實(shí)施例對(duì)軋制態(tài)的奧氏體不銹鋼插入管進(jìn)行加工處理，以提高管材內(nèi)表面質(zhì)量，使其滿足核級(jí)插入管技術(shù)要求。本實(shí)施例提高奧氏體不銹鋼插入管內(nèi)表面質(zhì)量的加工方法包括以下步驟：步驟一、固溶：采用電接觸加熱的方法對(duì)規(guī)格為Φ12.9mm(外徑)×0.41mm(壁厚)×15m(長(zhǎng)度)的軋制態(tài)奧氏體304L不銹鋼插入管進(jìn)行固溶處理，在電流為270A的條件下將奧氏體不銹鋼插入管升溫至950℃，到溫后斷電淬水，得到固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼插入管；步驟二、矯直：利用矯直機(jī)對(duì)步驟一中固溶態(tài)的奧氏體不銹鋼插入管進(jìn)行矯直；步驟三、冷作拉拔：利用拉床對(duì)步驟二中矯直后的奧氏體不銹鋼插入管進(jìn)行冷作拉拔，具體采用固定芯頭拉拔的加工方式，將管材置于外模和芯模之間，然后進(jìn)行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的總加工率為5.49％，控制冷作拉拔的壁厚減壁量為0.01mm，外徑減徑量為0.4mm，得到冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼插入管；步驟四、后處理：將步驟三中冷作拉拔后的奧氏體不銹鋼插入管依次進(jìn)行清洗、矯直、拋光、超聲無(wú)損檢測(cè)和定尺剪切加工處理，最終得到成品管材。經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼插入管的規(guī)格為：Φ(12.50±0.005)mm(外徑)×Φ(11.70±0.005)mm(內(nèi)徑)×15m(長(zhǎng)度)，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼插入管的性能見(jiàn)表5。表5經(jīng)實(shí)施例5加工處理后的奧氏體不銹鋼插入管的力學(xué)性能結(jié)合表5可知，經(jīng)本實(shí)施例加工處理后的奧氏體不銹鋼插入管的尺寸精度高、晶粒細(xì)小均勻﹑機(jī)械性能優(yōu)異，尤其是其內(nèi)表面光潔，粗糙度實(shí)測(cè)值為0.189μm、0.199μm、0.213μm，在標(biāo)準(zhǔn)槽傷為0.04±0.005mm深×0.05mm寬條件下的超聲波探傷一次檢測(cè)通過(guò)率達(dá)94％，可滿足核電不銹鋼插入管材的使用技術(shù)要求。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3