熱軋超級雙相不銹鋼管S32750 的工藝實踐

高瑞全，律兆忠，劉家泳，陳洪琪

（1. 天津鋼管制造有限公司，天津 300301；2. 中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼管分會，天津 300301）

S32750 是一種典型的第三代超級雙相不銹鋼，鋼中Cr、Mo、N 含量高，適用于石油開采、化工、煉油、真空制鹽、煙氣脫硫等腐蝕環(huán)境更為苛刻的領(lǐng)域。但雙相不銹鋼的熱塑性較差，在熱軋過程中容易產(chǎn)生開裂等問題。目前該材質(zhì)的管材多采用擠壓機或穿孔+冷軋工藝生產(chǎn)［1-6］。

本文針對如何用熱軋工藝生產(chǎn)大直徑超級雙相不銹鋼管進行了研究。主要研究材料的熱加工性能、熱穿孔性能、變形分配及固溶處理等問題［7-9］。該研究分兩個階段進行，第一階段在試驗軋管機上進行，第二階段在大型連軋管機組上進行。

1 試驗軋管機上的研究過程及結(jié)果

在試驗軋管機上主要摸索合適的加熱溫度、變形制度及可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷等問題，積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)為在連軋管機上試生產(chǎn)做準備。試驗工藝流程為：管坯→定心→加熱→穿孔→冷卻→檢驗［10-15］。

1.1 管坯規(guī)格及化學(xué)成分

管坯直徑為75 mm，管坯長度為700 mm；毛管規(guī)格為Φ82 mm×8.5 mm×1 420～14 800 mm。試驗用管坯的化學(xué)成分見表1。

1.2 加熱設(shè)備和制度

加熱設(shè)備為電阻加熱爐。設(shè)定管坯出爐溫度1 250 ℃，加熱時間約3 h。

表1 試驗用管坯的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） %

1.3 軋管機類型及設(shè)定參數(shù)

試驗軋管機為Φ75 mm 穿孔軋制一體機，主要參數(shù)見表2，設(shè)定參數(shù)見表3。

表2 Φ75 mm 穿孔軋制一體機主要參數(shù)

表3 Φ75 mm 穿孔軋制一體機設(shè)定參數(shù)

1.4 試驗中出現(xiàn)的問題及結(jié)果

（1） 穿孔毛管的端部出現(xiàn)了不同程度的裂紋，毛管端部裂紋如圖1 所示，為解決此問題增加了頂頭的預(yù)熱，也使用鉬基頂頭并用玻璃粉潤滑。經(jīng)過試驗后雖能夠減輕裂紋，但不能消除。經(jīng)分析是由于管坯直徑小，端部熱量散失快所致，若增大直徑或者管坯出爐后快速穿孔，裂紋會減輕或不會發(fā)生。

圖1 毛管端部裂紋

（2） 個別毛管內(nèi)表面出現(xiàn)裂紋缺陷，內(nèi)表面裂紋如圖2 所示，缺陷位置在穿孔毛管的頭部，約500 mm 長，超聲波探傷儀顯示沒有通波，雜波高。后經(jīng)分析此處夾雜物較高所致。

圖2 內(nèi)表面裂紋

（3） 導(dǎo)板出現(xiàn)黏鋼，如圖3 所示。此次試驗沒有使用導(dǎo)盤，使用了導(dǎo)板，穿孔過后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)板黏鋼，只得進行修磨。

圖3 導(dǎo)板黏鋼

經(jīng)過在試驗軋管機上的工藝摸索，就出現(xiàn)的幾個問題進行了分析，達到了試驗?zāi)康?。毛管?jīng)檢驗，奧氏體與鐵素體的兩相比例為46%～56%；第一支毛管硬度較高，平均值為25.7 HRC，第二支毛管硬度平均值為22.3 HRC；晶粒度為7.0～7.5級。

第一次試驗后，又進行了多次試驗，逐步積累了一些數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，決定購買大直徑管坯，在大型連軋管機上進行試驗。

2 大型連軋管機組上的試生產(chǎn)過程

國內(nèi)某企業(yè)提供的管坯的化學(xué)成分符合S32750的規(guī)定要求。管坯鍛造后剝皮并經(jīng)過手提式超聲波探傷儀探傷合格。因試驗需要，生產(chǎn)了兩個成品規(guī)格的鋼管。生產(chǎn)工藝流程為：管坯→定心→加熱→穿孔→軋制→定徑→離線固溶→檢驗。

2.1 管坯和鋼管規(guī)格

2 支管坯直徑305 mm，長度2 930 mm，定徑后鋼管規(guī)格分別為Φ273 mm×19 mm×14 600 mm 和Φ282 mm×20 mm×13 500 mm。

2.2 軋管機類型及主要工序設(shè)定參數(shù)

Φ460 mm PQF 限動芯棒連軋管機組主要由環(huán)形加熱爐、二輥錐形穿孔機、5 機架三輥連軋管機、10 機架微張力定（減）徑機等組成。

高合金鋼的熱加工能力差，穿孔機采用合適的加熱溫度和調(diào)整參數(shù)，主要控制內(nèi)表面的裂紋缺陷和折疊缺陷的產(chǎn)生。連軋管機采用小變形、低限動速度的工藝。定徑工序主要保證終軋溫度不能太低。因產(chǎn)品規(guī)格相近，主要工序參數(shù)設(shè)定變化很小。穿孔機和微張力定（減）徑機的設(shè)定參數(shù)見表4～5。

表4 穿孔機設(shè)定參數(shù)

表5 微張力定（減）徑機設(shè)定參數(shù)

2.3 鋼管固溶

因鋼管壁厚較厚，在線冷卻效果差，固溶處理采用了離線的方式。固溶爐采用步進式加熱爐，出爐后鋼管直接浸水。出爐溫度為1 080 ℃。鋼管經(jīng)檢驗，相比例正常，沒有發(fā)現(xiàn)有害的σ 相。S32750鋼管硬度為：23.5，23.9，24.0 HRC。Φ273 mm×19 mm S32750 鋼管力學(xué)性能指標見表6。

表6 Φ273 mm×19 mm S32750 鋼管力學(xué)性能指標①

2.4 試驗結(jié)果

（1） 穿孔機組整體軋制情況正常，毛管有輕微的螺旋印，右導(dǎo)板有輕微的黏鋼跡象并且磨損較重；

（2） 連軋管機、微張力定（減）徑機的負載正常，芯棒磨損正常；

（3） 鋼管幾何尺寸符合設(shè)計要求，內(nèi)、外表面質(zhì)量合格。

3 結(jié) 論

通過試驗軋管機和大型連軋管機組的工藝實踐，積累了一些生產(chǎn)S32750 超級雙相不銹鋼鋼管的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，為今后使用熱軋管機組批量生產(chǎn)這類材料奠定了基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：

（1） 控制好加熱制度是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，是保證質(zhì)量的基礎(chǔ)；

（2） 穿孔機的軋制速度不宜太快，以防止溫度升高造成內(nèi)表面缺陷；軋制和微張力定（減）徑工序盡可能采用小的變形量并提高終軋溫度；

（3） 可以使用離線固溶的辦法解決軋線上鋼管不能直接固溶的問題。