專利名稱：U形無縫不銹鋼管及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋼管及其加工工藝，更具體地說，涉及一種主要用于給水加熱器的U形無縫不銹鋼管及其加工工藝。
背景技術：
隨著電力的緊缺及電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，使得電站汽輪機輔機中給水加熱器也迅猛發(fā)展，從而導致主要用于給水加熱器的U形鋼管的需求量不斷增加，而目前主要用于給水加熱器的奧氏體不銹鋼U形管大都采用進口的SA-688M“U”形焊管，這種U形焊管不僅存在因進口而導致成本過高、運輸周期長等問題，而且由于其是由不銹鋼帶于卷管后焊接而成，即使采用最好的焊接技術，也因焊縫的存在而在使用過程中具有一定的風險性，并且對焊接的技術要求太高，進一步導致成本居高不下。
為此部分給水加熱器的制造商欲采用無縫U形不銹鋼管來替代目前所使用的U形焊管，但是目前通過冷拔、冷軋加工工藝制成的U形無縫不銹鋼管由于管壁過厚、管徑較粗、長度不夠及U形彎弧部分不夠精確等問題而不能達到給水加熱器所需的要求，因此如何提供一種具有特長、薄壁及彎頭部位呈半圓弧過渡的U形無縫不銹鋼管及其加工工藝是本發(fā)明中創(chuàng)作人的研創(chuàng)動機所在。
有鑒于此，本發(fā)明中的創(chuàng)作人憑借其多年從事相關行業(yè)的經驗與實踐，并經潛心研究與開發(fā)，終于設計出一種具有特長、壁薄及彎頭部位呈半圓弧過渡的U形無縫不銹鋼管及其加工工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于解決目前沒有適用于給水加熱器的U形無縫不銹鋼管的問題。
本發(fā)明的另一目的在于解決目前沒有能加工出適用于給水加熱器的U形無縫不銹鋼管的問題。
本發(fā)明中的U形無縫不銹鋼管由原料管經環(huán)孔型模具冷軋、過盈徑向加壓成形，該U形無縫不銹鋼管各處的橫截面均呈封閉的圓環(huán)狀或近似圓環(huán)狀，且壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，所述U形管展開后的長度在24至30米之間。
最好，所述U形無縫不銹鋼管的壁厚為0.9±0.1毫米，直徑為16±0.1毫米，展開后的長度在26至28米之間。
本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管的加工工藝，包括有下列步驟1)原料管的準備；2)通過冷軋設備將原料管冷軋至直徑在32至45mm之間、壁厚在1.8至3mm之間的中間坯管；3)利用冷拔或冷軋設備將步驟2)中完成的中間坯管進一步冷拔或冷軋至直徑在26至27mm之間、壁厚在1.4至1.8mm之間的中間半成品管；4)將步驟3)中完成的中間半成品管經由環(huán)孔型模具及冷軋設備冷軋至壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，長度在24至30米之間的成品直管，在此步驟中中間半成品管與成品直管之間的延伸率達2.5以上；5)利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟4)中完成的成品直管進行去油和清潔處理；6)利用彎管成型模具將步驟5)中經去油和清潔處理后的成品直管彎成特長、薄壁、無縫的U形不銹鋼管；7)對經步驟6)處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行固溶熱處理。
另外，所述步驟6)中利用彎管成型模具并采用過盈徑向加壓法使經步驟5)去油和清潔處理后的成品直管彎成U形管，且在彎頭部位呈半圓弧過渡。
另外，對經所述步驟5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛熱固溶處理，該保護氣氛熱固溶處理采用氨分解后氮氣與氫氣體積比近似為1∶3的混合氣體。
另外，所述步驟5)中的去油和清潔處理是采用毛刷與纖維布，并借助于高壓水的壓力推進毛刷及纖維布穿過成品直管內部的多次擦拭工藝。
另外，所述U型無縫不銹鋼管于步驟7)后對彎頭部分進行酸洗鈍化處理，即采用硝酸濃度為12％左右、氫氟酸濃度為5％左右的混合液在溫度為50℃至60℃條件進行酸洗鈍化處理。
另外，在所述步驟2)與步驟3)后均對所述中間坯管、中間直坯管進行去油、熱固溶處理及酸洗處理。
另外，在所述步驟5)中也可對成品直管進行固溶熱處理。
本發(fā)明中的U形無縫不銹鋼管主要用于電站汽輪機輔機中的給水加熱器，具有小口徑、特長、管壁薄且均勻及彎頭部位呈半圓弧過渡等特征，不僅提高了鋼管的質量，而且完全符合給水加熱器的使用要求。
本發(fā)明由于采用了加長的冷軋機及特殊的環(huán)孔型模具，而冷軋出具有特長、壁薄特征的成品直管，并經多道去油、熱處理、酸洗處理后再經彎管模具并采用過盈徑向加壓法彎制成U形無縫不銹鋼管，該U形無縫不銹鋼管具有內壁清潔、無氧化、彎頭部位無冷加工應力及內外表面殘余氯化物不超過10.7mg/m2等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管的結構示意圖；圖3是本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管于冷軋工藝過程中環(huán)孔型模具的結構示意圖；圖4是本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管于冷軋工藝過程中環(huán)孔型模具的剖視示意圖；圖5是本發(fā)明中U形無縫示銹鋼管于彎管工藝過程中彎管模具的結構示意圖；圖6是本發(fā)明中U形無縫示銹鋼管于彎管工藝過程中彎管模具的剖視示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發(fā)明中的具體實施例作進一步詳細說明。
如圖2所示，本發(fā)明中U形無縫不銹鋼管1主要用于給水加熱器，其成形后的壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，所述U形管展開后的長度在24至30米之間。
并且采周更精確的工藝可以使成形后U型無縫不銹鋼管的壁厚在0.9至1.8毫米之間，管外徑在16至19毫米之間，所述U形管展開后的長度在25至30米之間。也可以使壁厚在0.9至1.0毫米之間，管外徑在16至17毫米之間，所述U形管展開后的長度在26至28米之間。不過最好是壁厚為0.9±0.1毫米，管外徑為16±0.1毫米，展開后長度在26至28米之間的小口徑、薄壁、特長直管。
欲制造本發(fā)明中直徑為16±0.1mm、壁厚為0.9±0.1mm、展開后長度在26至28米之間的小口徑、薄壁、特長U形無縫不銹鋼管，可采用下列多種實施例來完成。
實施例一如圖1所示，制得小口徑、薄壁、特長U形無縫不銹鋼管包括下列步驟1)對Φ80×6.5的管坯進行穿孔及酸洗除鱗處理，制得原料管；2)通過冷軋設備將原料管冷軋至直徑為38±4mm的中間坯管，該中間坯管的壁厚為2.5±0.5mm；3)對中間坯管以目前冷軋工藝中的去油、中間熱處理、矯直及酸洗等方式進行去油、中間熱處理及酸洗處理；4)進一步利用LG60或LG30冷軋機將步驟2)中完成的中間坯管冷軋至直徑為26±1mm，壁厚為1.6±0.2mm的中間半成品管；5)對中間半成品管以目前冷軋工藝中的去油、中間熱處理、矯直及酸洗等方式進行去油、中間熱處理及酸洗處理；6)將經步驟4)冷軋并經步驟5)處理后的中間半成品管經由環(huán)孔型模具及冷軋設備多次往復冷軋至直徑為16±0.1mm、厚度為0.9±0.1mm、長度在24米至30米之間的成品直管，在此步驟中中間半成品管與成品直管之間的延伸率達2.5以上；7)利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟6)中完成的成品直管進行去油和清潔處理，該去油和清潔處理過程采用毛刷與纖維布，并借助于壓力在1.1至1.6MPa之間的高壓水推進毛刷及纖維布穿過成品直管內部，經多次(可以是兩次)重復后即可擦去成品直管內部的油污，保證了小口徑、特長管管內壁的高清潔度要求；8)對步驟7)中經去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛熱固溶處理，該保護氣氛熱固溶處理是采用氨分解后氮氣與氫氣體積比近似為1∶3的混合氣體，保證了鋼管內外表面的光亮度；9)利用彎管成型模具并采用過盈徑向加壓法將步驟8)中經保護氣氛固溶熱處理后的成品直管彎成特長、薄壁、無縫的U形不銹鋼管；10)對經步驟9)彎管處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行固溶熱處理，該固溶熱處理采用中頻接觸式加熱設備(采用市售的設備，如型號為RCWE)對U形彎頭部位進行局部固溶熱處理，由于該固溶熱處理是為了消除鋼管在彎制成形時產生的冷加工應力，因此一般僅需對彎曲半徑較小的U形無縫不銹鋼管進行處理，且為了減少接觸處的電弧燒傷率，一般處理的溫度控制在1040℃至1100℃之間，同時在加熱和冷卻期間，管子內腔通入氬氣，以防止管子內壁加熱區(qū)的氧化，保護鋼管的性能；
11)對經步驟10)熱固溶處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行酸洗鈍化處理，該酸洗鈍化處理中采用硝酸濃度為12％、氫氟酸濃度為5％的混合液，且在溫度為50℃至60℃條件下進行，以清除彎頭部位熱處理時外表面產生的氧化，從而制得成品。
在該實施例一中，步驟1)至步驟5)均采用現(xiàn)有不銹鋼管冷軋?zhí)幚淼募夹g。
本實施例中步驟6)采用的冷軋設備是現(xiàn)有的LG30冷軋機，但對冷軋機后部送進裝置及上下料的支架作了加長改進，由于該技術對本領域的普通技術人員來說可以不經任何創(chuàng)造性勞動就能實現(xiàn)，為此不再對該冷軋設備進行詳細說明。如圖3和圖4所示，用于冷軋成品直管的模具采用環(huán)孔型模具，該環(huán)孔型模具包括有一組對置的軋輥20及一可穿入中間半成品管中間的芯棒(圖中未示出)，其中軋輥20中間設有與冷軋設備連接的穿孔21，而于輪周緣設有一用于軋置成品直管的凹槽22，當兩軋輥2對置后兩凹槽22扣合呈一圓，且成品直管出口處的凹槽直徑為成品直管的管外徑，而芯棒的工作部位為一錐形，最小直徑為成品直管的管內徑，其中在安裝時芯棒的一端直接固定于冷軋設備上。其中芯棒與軋輥中凹槽的直徑均按一定比例循序減小，該環(huán)孔型模具對鋼管進行往復式冷軋。
如圖5和圖6所示，本實施例中過盈徑向加壓法采用冷彎的方式，為了防止彎制后產生反彈及小半徑彎頭內側出現(xiàn)皺紋及壓扁管子的現(xiàn)象，將模具3制成圓半徑小于成形后彎頭部位的半徑，并在成形時采用加壓方式，使鋼管彎制前產生預變形，以保證管子反彈后彎頭部位的尺寸符合要求，并且采用該模具與加壓方式后所彎制而成的管子具有表面光滑度好、不起皺紋等優(yōu)點。
實施例二制得小口徑、薄壁、特長U形無縫不銹鋼管包括下列步驟1)對Φ65×6的管坯進行穿孔及酸洗除鱗處理，制得原料管；2)通過冷軋設備將原料管冷軋至直徑為40±5mm的中間坯管，該中間坯管的壁厚為2.3±0.5mm；
3)進一步利用冷拔機將步驟2)中完成的中間坯管冷拔至直徑在25至27mm之間，壁厚在1.4至1.6mm之間的中間半成品管；4)將經步驟3)冷拔后的中間半成品管經由環(huán)孔型模具及冷軋設備冷軋至直徑為160.1mm、厚度為0.9±0.1mm、長度在24米至30米之間的成品直管，在此步驟中中間半成品管與成品直管之間的延伸率達2.5以上；5)利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟4)中完成的成品直管進行去油和清潔處理，該去油和清潔處理過程采用毛刷與纖維布，并借助于壓力在1.1至1.6MPa之間的高壓水推進毛刷及纖維布穿過成品直管內部，經多次(可以是兩次)重復后即可擦去成品直管內部的油污，保證了小口徑、特長管內壁的高清潔度要求；6)對經步驟5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛熱固溶處理，該保護氣氛熱固溶處理是采用氨分解后氮氣與氫氣體積比近似為1∶3的混合氣體，保證了鋼管內外表面的光亮度；7)利用彎管成型模具并采用過盈徑向加壓法將步驟6)中經氣氛固溶熱處理后的成品直管彎成特長、薄壁、無縫的U形不銹鋼管；8)對經步驟7)彎管處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行固溶熱處理，該固溶熱處理采用中頻接觸式加熱設備，由于該固溶熱處理是為了消除鋼管在彎制成形時產生的冷加工應力，因此一般僅需對彎曲半徑較小的U形無縫不銹鋼管進行處理，且為了減少接觸處的電弧燒傷率，一般處理的溫度控制在1040℃至1100℃之間，同時在加熱和冷卻期間，管子內腔通入氬氣，以防止管子內壁加熱區(qū)的氧化，保護鋼管的性能。
實施例三如圖1所示，制得小口徑、薄壁、特長U形無縫不銹鋼管包括下列步驟步驟1)至5)與實施例一相同；步驟6)是將經步驟4)冷軋并經步驟5)處理后的中間半成品管經由環(huán)孔型模具及冷軋設備冷軋至直徑為16±0.1mm、厚度為0.9±0.1mm、長度在24米至30米之間的成品直管，在此步驟中中間半成品管與成品直管之間的延伸率達2.5以上；步驟7)利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟6)中完成的成品直管進行去油和清潔處理，該去油和清潔處理過程采用毛刷與纖維布，并借助于壓力在1.1至1.6MPa之間的高壓水推進毛刷及纖維布穿過成品直管內部，經多次(可以是兩次)重復后即可擦去成品直管內部的油污，保證了小口徑、特長管管內壁的高清潔度要求；步驟8)利用彎管成型模具并采用過盈徑向加壓法將步驟7)中經去油和清潔處理后的成品直管彎成特長、薄壁、無縫的U形不銹鋼管；步驟9)對經步驟8)彎管處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行固溶熱處理，該固溶熱處理采用中頻接觸式加熱設備對U形彎頭部位進行局部固溶熱處理，由于該固溶熱處理是為了消除鋼管在彎制成形時產生的冷加工應力，因此一般僅需對彎曲半徑較小的U形無縫不銹鋼管進行處理，且為了減少接觸處的電弧燒傷率，一般處理的溫度控制在1040℃至1100℃之間，同時在加熱和冷卻期間，管子內腔通入氬氣，以防止管子內壁加熱區(qū)的氧化，保護鋼管的性能；步驟10)對經步驟9)熱固溶處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行酸洗鈍化處理，該酸洗鈍化處理中采用硝酸濃度為12％、氫氟酸濃度為5％的混合液，且在溫度為50℃至60℃條件下進行，以清除彎頭部位熱處理時外表面產生的氧化。
綜上所述，經采用上述工藝制得的U形無縫不銹鋼管符合給水加熱器的使用要求，并且具有更好的性能。
另外，上述雖然對本發(fā)明中的多個較佳實施例作了說明，但并不能作為本發(fā)明的保護范圍，即對本領域的普通技術人員來說應該明白，在不脫離本發(fā)明的設計精神下可以對其作出等效的變化與修飾，因此，凡是在不脫離本發(fā)明的設計精神下所作出的等效變化與修飾，均應認為落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種U形無縫不銹鋼管，其特征在于由原料管經環(huán)孔型模具冷軋、過盈徑向加壓成形的U形無縫不銹鋼管，該U形無縫不銹鋼管各處的橫截面均呈封閉的圓環(huán)狀或近似圓環(huán)狀，且壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，所述U形管展開后的長度在24至30米之間。
2.根據(jù)權利要求1中所述的U形無縫不銹鋼管，其特征在于所述U形無縫不銹鋼管的壁厚為0.9±0.1毫米，直徑為16±0.1毫米，展開后的長度在26至28米之間。
3.一種U形無縫不銹鋼管的加工工藝，包括有下列步驟1)原料管的準備；2)通過冷軋設備將原料管冷軋至直徑在32至45mm之間、壁厚在1.8至3mm之間的中間坯管；3)利用冷拔或冷軋設備將步驟2)中完成的中間坯管進一步冷拔或冷軋至直徑在26至27mm之間、壁厚在1.4至1.8mm之間的中間半成品管；4)將步驟3)中完成的中間半成品管直接冷軋至壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，長度在24至30米之間的成品直管，在此步驟中中間半成品管與成品直管之間的延伸率達2.5以上；5)利用多頻次壓力擦拭工藝對步驟4)中完成的成品直管進行去油和清潔處理；6)利用彎管成型模具將步驟5)中經去油和清潔處理的成品直管彎成特長、薄壁、無縫的U形不銹鋼管；7)對經步驟6)處理后的U形無縫不銹鋼管的彎頭部位進行固溶熱處理。
4.根據(jù)權利要求3中所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于所述步驟6)中利用彎管成型模具并采用過盈徑向加壓法使經步驟5)去油和清潔處理后的成品直管彎成U形管，且在彎頭部位呈半圓弧過渡。
5.根據(jù)權利要求3中所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于所述步驟4)中通過環(huán)孔型模具及冷軋設備多次反復冷軋而成。
6.根據(jù)權利要求3至5中任意一項所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于對經所述步驟5)去油和清潔處理后的成品直管進行保護氣氛熱固溶處理，該保護氣氛熱固溶處理采用氨分解后氮氣與氫氣體積比近似為1∶3的混合氣體。
7.根據(jù)權利要求3至5中任意一項所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于所述步驟5)中的去油和清潔處理是采用毛刷與纖維布，并借助于高壓水的壓力推進毛刷及纖維布穿過成品直管內部的多次擦拭工藝。
8.根據(jù)權利要求7中所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于所述高壓水的壓力在1.1至1.6MPa之間。
9.根據(jù)權利要求3至5中任意一項所述的U形無縫不銹鋼管的加工工藝，其特征在于所述U型無縫不銹鋼管于步驟7)后對彎頭部位進行酸洗鈍化處理，即采用硝酸濃度為12％、氫氟酸濃度為5％的混合液在溫度為50℃至60℃度條件進行酸洗鈍化處理。
10.一種給水加熱器，其特征在于使用了權利要求1中所述的U形無縫不銹鋼管。
11.一種給水加熱器，其特征在于使用了利用權利要求3中所述工藝制得的U形無縫不銹鋼管。
12.根據(jù)權利要求1中所述的U形無縫不銹鋼管，其特征在于所述U形無縫不銹鋼管用于石化、化工等行業(yè)的換熱設備中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種U形無縫不銹鋼管及其加工工藝，該U形無縫不銹鋼管主要用于給水加熱器。其由原料管經環(huán)孔型模具冷軋及過盈徑向加壓成形，該U形無縫不銹鋼管各處的橫截面均呈封閉的圓環(huán)狀或近似圓環(huán)狀，其中壁厚在0.8至2.11毫米之間，管外徑在15.9至25.4毫米之間，所述U形管展開后的長度在24至30米之間。
文檔編號F01D25/00GK1554892SQ200310113100
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權日2003年12月26日
發(fā)明者莊建新 申請人:莊建新