探析無縫鋼管熱處理工藝及設(shè)備選型

邱智海 曾維平

摘 要：為了能夠了解無縫鋼管熱處理的主要研究目的、常用的工藝方式和制度，以及針對主要的熱處理工藝流程、平面布置和設(shè)備的選擇為基礎(chǔ)，能夠?qū)τ跓崽幚淼脑O(shè)備進(jìn)行分析其工作的原理、主要的優(yōu)缺點(diǎn)和使用的范圍。根據(jù)熱處理的產(chǎn)品能夠大致地確定工藝中平面布置和設(shè)備的選擇，根據(jù)實(shí)際的情況制定一套合適的方案，以此能夠達(dá)到熱處理工藝的設(shè)備配置最大化。該文主要探究無縫鋼管的熱處理工藝設(shè)備選型。

關(guān)鍵詞：無縫鋼管 熱處理工藝 設(shè)備選型

中圖分類號：TG162.84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（a）-0042-02

無縫鋼管的質(zhì)量和制造方式、其中含有的化學(xué)成分和金相組織有密切的關(guān)聯(lián)，在不改變制造方式和化學(xué)成分的前提下，想要提高無縫鋼管使用的性能就需要改變無縫鋼管組織的機(jī)構(gòu)和性能，從而能夠滿足其中無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或者技術(shù)要求。

1 常用的無縫鋼管熱處理工藝

1.1 淬火和高溫回火

將其中鋼管進(jìn)行全面加熱達(dá)到淬火的溫度，再使鋼管內(nèi)部組織逐漸轉(zhuǎn)化成為奧氏體，通過大于臨界淬火速度能夠快速冷卻，導(dǎo)致鋼管的內(nèi)部組織成為馬氏體，再經(jīng)過配合高溫回火的方式，最終將鋼管組織能夠變回火索式體組織。這樣的方式不僅能夠提高鋼管的輕度和硬度，還能夠?qū)⑵渲械膹?qiáng)度和塑性進(jìn)行結(jié)合，能夠滿足對鋼管的性能要求。

1.2 正火

將鋼管進(jìn)行加熱至正火的溫度，使鋼管內(nèi)部組織能夠完全地轉(zhuǎn)變成為奧氏體組織以后，通過空氣作為介質(zhì)進(jìn)行冷卻熱處理工藝。在正火之后能夠得到不同元素的金屬組織。正火不僅能夠?qū)⒕Я＿M(jìn)行細(xì)化，還能夠有效地提高鋼管的硬度并且能夠改善其切削的性能。

1.3 正火和回火

將鋼管進(jìn)行加熱至正火溫度之后，使管內(nèi)的組織能夠完全轉(zhuǎn)化為奧氏體，在空中進(jìn)行冷卻，再加上回火的工藝。鋼管的組織主要為火鐵元素+珠光體、鐵素體+貝氏體等，正火+回火的熱處理工藝能夠穩(wěn)定鋼管內(nèi)部的組織，進(jìn)而能夠增加鋼管的塑性和韌性。

1.4 退火

將鋼管進(jìn)行加熱至退火溫度并且保溫到一定的時間內(nèi)，隨著爐的溫度進(jìn)行冷卻，再將其進(jìn)行出爐冷卻的一種熱處理工藝。其中鋼管的退火工藝能夠分成：球化退火、完全退火等。鋼管的退火方式主要的作用是能夠降低鋼管的硬度，增加其中的塑性，能夠?yàn)橐院蠹庸せ虺衫渥冃翁峁椭?，還能夠細(xì)化晶粒，能夠全面地消除組織缺陷，均勻地將內(nèi)部組織和成分進(jìn)行劃分，從而能夠改變鋼管心梗，為以后工作提供準(zhǔn)備。

2 熱處理工藝設(shè)備選型

2.1 加熱爐

在進(jìn)行鋼管熱處理的過程中，對于鋼管加熱的質(zhì)量要求大致為：淬火爐加熱的溫差為±10 ℃，回火爐加熱的溫差為±5 ℃，并且根據(jù)工藝的需求進(jìn)行不同的溫度加熱和保溫?；緛碚f常用的加熱爐有步進(jìn)橫移式加熱爐和縱移式加熱爐。將中頻感應(yīng)裝置設(shè)置為鋼管中熱處理的加熱爐，由于其具有工程投資少、建設(shè)時間短、加熱的速度快等優(yōu)點(diǎn)。在國外的國家中，這樣的加熱方式已經(jīng)成為一種成熟的工藝，基本應(yīng)用在鋼管的熱處理加熱爐中。

2.2 淬火裝置

所謂的淬火方式是在熱處理生產(chǎn)線中不可少的一項(xiàng)工藝設(shè)備，通過選擇合適的淬火工藝和設(shè)備都能夠使鋼管具備優(yōu)秀的淬透性，進(jìn)而能夠獲得優(yōu)秀的組織性能。對于淬火的裝置主要的要求就是：淬火后的鋼管沒有明顯彎曲程度，其中馬氏體的含量應(yīng)該≥95%，其主要的溫度為<70，硬度均勻性應(yīng)該≤3HRC，并且在其中不能夠出現(xiàn)任何的缺陷。一般來說淬火的裝置一共有兩種設(shè)備型式：內(nèi)噴外淋方式和槽淬方式。

2.3 冷床

冷床是主要針對鋼管的表面質(zhì)量、管體的直線度產(chǎn)生較大的輔助設(shè)備，一般來說熱處理生產(chǎn)線冷床方式一共有4種方式：步進(jìn)式冷床、雙聯(lián)式冷床、單聯(lián)式冷床和螺旋桿冷床。步進(jìn)式冷床主要是擁有冷卻足夠均勻、運(yùn)行較為平穩(wěn)、校正作用等優(yōu)點(diǎn)，一旦出現(xiàn)故障時，能夠進(jìn)行自檢的操作模式，以確保在冷床冷卻的過程中鋼管不會出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象；雙鏈?zhǔn)嚼浯卜绞侥軌蛲ㄟ^正向運(yùn)行方式，對于帶有爪鏈與相反的方向進(jìn)行運(yùn)行組成，鋼管在冷卻的過程中旋轉(zhuǎn)進(jìn)行前進(jìn)然而單向的雙鏈?zhǔn)嚼浯材軌蛴勺︽溑c平鏈組成，通過不同的速度進(jìn)行運(yùn)行；單鏈?zhǔn)嚼浯矠閱蜗驇ё︽溊浯?，其中運(yùn)行的方向與鋼管的前進(jìn)方向相同，能夠保障鋼管在冷卻的時候旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，爪鏈能夠與鋼管的前進(jìn)方向有所傾斜一定角度。單鏈?zhǔn)嚼鋮s的效果與步進(jìn)式的冷床、雙鏈?zhǔn)嚼浯蚕啾容^差，但是其中具有設(shè)備質(zhì)量較小，設(shè)施較為簡單、投資較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)榈蜏氐睦浯策M(jìn)行使用；螺旋桿的冷床能夠通過螺旋桿轉(zhuǎn)動進(jìn)而能夠帶動鋼管轉(zhuǎn)動前進(jìn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鋼管的冷卻，但是這樣的方式能夠造成鋼管的外表面有一定的劃傷，進(jìn)而能夠影響鋼管的質(zhì)量，可以在低溫區(qū)冷卻時進(jìn)行使用。

2.4 矯直機(jī)

鋼管在進(jìn)行加熱或者冷卻的時候，就會經(jīng)常出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象，為了能夠保障鋼管的制度能夠滿足訂貨的標(biāo)準(zhǔn)和要求，進(jìn)而需要采用熱處理的方式將鋼管強(qiáng)行矯正。由于矯直溫度不盡相同，經(jīng)常分為熱矯直和冷矯直。對于鋼管的直度也有一定的要求，鋼管端口要保證在1 m之內(nèi)，要≤1/1 000 mm、鋼管體要≤1/1 500 mm、橢圓度不能夠超過外徑的公差80%。由于石油的油管和套管等鋼類管對于鋼管的矯直溫度有一定的特殊要求，因此在熱處理的時候生產(chǎn)線的矯直機(jī)在選型中有重要的作用。在熱處理的時候，生產(chǎn)的產(chǎn)品方案有石油用管等產(chǎn)品，矯直機(jī)應(yīng)該主要以熱矯直機(jī)為主，可以將冷矯直機(jī)能夠作為備選的考慮之中。在熱矯直機(jī)的布置過程中，應(yīng)該在回火加熱爐出口處進(jìn)行。在產(chǎn)品的方案中不具備石油用管時，可以只布置冷矯直機(jī)。

3 結(jié)語

鋼管能夠通過熱處理的方式對鋼管的組織進(jìn)行全面地改變，從而提高鋼管的使用性能并且能夠節(jié)約含金元素的使用量，為鋼管生產(chǎn)商提供產(chǎn)品效益。通過熱處理制度能夠完善優(yōu)化設(shè)計的方案，能夠獲得更加優(yōu)質(zhì)的經(jīng)濟(jì)效益。

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