一种烟管用无缝钢管的制造方法与流程

1.本发明属于无缝钢管的制造领域，尤其涉及一种烟管用无缝钢管的制造方法。


背景技术：

2.烟管是船用废气锅炉、燃油废气组合锅炉、卧式燃油锅炉等锅壳式锅炉上作为对流受热面的部件，一般采用优质碳素结构的无缝钢管，需要具有良好的综合力学性能特点。
3.高温烟气进入烟管时，会使烟管局部温度偏高，烟气中的蒸汽、氧气和二氧化碳，在高温作用下会使用烟管发生腐蚀，同时长时间的使用，在烟管上形成的水垢等沉积物，也会加速腐蚀，甚至在得不到充分的冷却的情况下，会产生疲劳腐蚀开裂，需要烟管具有良好的耐高温氧化、耐腐蚀特性。高温烟气和烟气中的细微杂质还会冲刷烟管表面，要求烟管表面不允许有裂纹、折叠、轧折、凹坑、结疤、离层或发纹等缺陷存在，需具有较高的表面硬度、抗磨损性和良好的机械性能。
4.但是现有的烟管用无缝钢管生产技术都不能全部满足上述的性能要求，其产品往往存在力学强度不够或易磨损腐蚀或不耐高温，无法抵抗高温烟气冲击等问题。


技术实现要素：

5.基于以上情况，本发明提供了一种烟管用无缝钢管的制造方法，包括以下步骤：
6.(1)选择实心钢管原材料作为钢胚，其包括以下重量百分数的成分：c：0.19-0.23％、si：0.21-0.27％、mn：0.46-0.52％、cr：0.13-0.19％、mo：0.17-0.25％、w：0.11-0.16％、v：0.02-0.07％、ni：0.07-0.11％，其余为fe；。
7.(2)将原料钢管锯切后，送入环形炉加热，均热一定时间后出炉，将钢坯送入穿孔工段用芯棒进行穿棒操作，得到的毛管在连轧机组的轧制工段上料，进行连扎，脱棒后再经均整机进行均整，再次加热温度补偿并用高压水除鳞后进行减径定径，得到荒管。
8.(3)步骤(2)出料后，荒管以旋转的方式前进，采用内喷外淋方式进行在线水淬，俩端进行锯切，再送入感应加热炉进行二次加热淬火，以旋转方式进行水冷，最后进行回火、矫直和空冷。
9.(4)再进一步将钢管在精整作业区处理，进行探伤操作和人工检验。
10.(5)钢管经喷砂、碱洗、酸洗和冲洗后，浸覆助镀剂烘干后对钢管进行热浸镀铝，再进行微弧氧化后处理。检验合格后即得到按本发明所述方法制得的一种烟管用无缝钢管。
11.优选地、步骤(2)中：所述环形炉有6段加热区，温度分别为：850-950℃、1050-1150℃、1150-1280℃、1210-1280℃、1300℃-1350℃和1210-1280℃；所述芯棒穿棒速度为190-240mm/s；所述再次加热温度补偿温度为980-1100℃；所述连轧机组的轧管工段共有5-8组轧辊，每组共有3个轧辊，在空间上均围绕钢管均等分布，所述轧辊转速为270-410r/min。
12.优选地、步骤(3)中所述感应加热炉二次加热淬火温度为920-960℃，保温30-40min；所述二次水冷时间为15-25s；所述回火温度为640-710℃，保温100-145min。
13.优选地、过程5中：所述碱洗溶液为10-20％的氢氧化钠溶液，碱洗15-25min；所述
酸洗溶液为10-15％的硫酸溶液，酸洗5-10min；所述助镀剂为5-10％氟化钾溶液；所述热浸镀铝铝液中添加了3-8％si和0.5-1％fe，温度控制在700-705℃，镀铝时间3-5min；所述微弧氧化电解液主要成分是7-10g/l硅酸钠、1.5-2.0g/l偏铝酸钠和5-9g/l氢氧化钾的复配混合液，微弧氧温度为20-30℃，恒定电压280-400v，时间为20-30min。
14.本发明有益效果在于：
15.1、本发明选用的钢胚符合烟管用20钢的标准，相比传统的20钢，添加了mo、ni、w和v，同时对配方比进行了优化，使得钢胚具有良好的淬透能力和回火稳定性，能使成品具有较高硬度、力学强度、耐磨损、耐高温性，能够很好的抵抗高温烟气的冲击。
16.2、本发明采用连轧工艺，具有工艺流程短、设备投资小、能耗低、生产效率高等优点。
17.3、本发明毛管在连轧和减径定径出料后，温度仍有900-1000℃，较传统方法在冷床上空冷再进行常化处理，本发明是用内喷外淋方式进行在线水淬，有效的利用余热进行第一次淬火。再次淬火时，采用感应加热装置，能快速升温，两次淬火加一次回火，能使钢管组织发生充分的相变，具有良好的淬透性，使其韧性，尤其是屈服强度得到了巨大的提升。
18.4、热浸镀铝形成的fe-al合金层使钢管具有良好的抗高温氧化性，微弧氧化形成致密的钝化膜，可以进一步提高烟管的耐腐蚀性。
具体实施方式
19.下面以具体的低中压锅炉烟管用无缝钢管的制造方法，结合对比例和实施例对本发明进一步说明。
20.对比例：
21.选用常用的20号低碳钢，生产规格为φ195mm
×
8.0mm的无缝钢管，按传统无缝钢管的制造工艺进行制造：下料
→
加热
→
穿孔
→
轧管
→
脱棒
→
再加热
→
减定径
→
冷床空冷
→
锯切
→
正火+回火工艺
→
矫直
→
冷却
→
精整、探伤、检验
→
表面处理、涂装上高温漆。其成品的各项性能见表1。
22.实施例1：
23.选择主要所含成分重量百分数为：c：0.20％、si：0.23％、mn：0.49％、cr：0.15％、mo：0.19％、w：0.12％、v：0.04％、ni：0.08％，其余为fe的实心钢管作为原材料，检验合格后将原料钢管锯切下料，送入环形炉加热，经850℃、1120℃、1200℃、1250℃、1310℃和1250℃6段加热区，均热一定时间后出炉，将钢坯送入穿孔工段用芯棒进行穿棒操作，芯棒直径为184mm，所用润滑剂主要成分是鳞片石墨粉，穿棒速度设定在205mm/s，得到的毛管在连轧机组的轧制工段上料，经每组共有3个轧辊的8机架热连轧机组以310r/min的速度连扎，脱棒后再经均整机进行均整，得到外径为216mm，壁厚为10.4mm的荒管，再次加热到1020℃进行温度补偿，并用高压水除鳞后根据生产规格通过26架三辊微张力减径机和14架三辊定径机减径定径，定径出料后，荒管以旋转的方式前进，采用内喷外淋方式进行在线水淬，俩端进行锯切，再送入中频感应加热炉二次加热到940℃淬火，保温30min后以旋转方式进行快速水冷20s，最后进行670℃回火，保温120min，进行矫直和空冷。再进一步将钢管在精整作业区处理，进行探伤操作和人工检验。检验合格，对钢管进行喷砂表面处理，用20％的氢氧化钠溶液碱洗20min，用10％硫酸溶液酸洗5min，清水冲洗干净后，浸覆在7％氟化钾溶液槽中
5min，取出烘干后进行热浸镀铝，浸入溶有5％si和0.7％fe的铝液的镀铝锅内3min取出，温度通过镀铝炉控制在705℃，偏差不超过5℃，镀铝的钢管内外表面吹干后进行水冷。将钢管作为阴极，铝镁合金作为阳极，在主要成分是9g/l硅酸钠、1.7g/l偏铝酸钠和6g/l氢氧化钾的复配混合电解液中进行微弧氧化后处理，微弧氧温度为25℃，恒定电压290v，处理25min检验合格后即得到按本发明所述方法制得的一种低中压锅炉烟管用无缝钢管，规格为φ195mm
×
8.0mm。
24.实施例2：
25.选择主要所含成分重量百分数为：c：0.21％、si：0.21％、mn：0.47％、cr：0.14％、mo：0.18％、w：0.11％、v：0.02％、ni：0.09％，其余为fe的实心钢管作为原材料，检验合格后将原料钢管锯切下料，送入环形炉加热，经890℃、1130℃、1220℃、1240℃、1320℃和1240℃6段加热区，均热一定时间后出炉，将钢坯送入穿孔工段用芯棒进行穿棒操作，芯棒直径为184mm，所用润滑剂主要成分是鳞片石墨粉，穿棒速度设定在195mm/s，得到的毛管在连轧机组的轧制工段上料，经每组共有3个轧辊的6机架热连轧机组以290r/min的速度连扎，脱棒后再经均整机进行均整，得到外径为216mm，壁厚为10.4mm的荒管，再次加热到1000℃进行温度补偿，并用高压水除鳞后根据生产规格通过26架三辊微张力减径机和14架三辊定径机减径定径，定径出料后，荒管以旋转的方式前进，采用内喷外淋方式进行在线水淬，俩端进行锯切，再送入中频感应加热炉二次加热到930℃淬火，保温40min后以旋转方式进行快速水冷15s，最后进行655℃回火，保温105min，进行矫直和空冷。再进一步将钢管在精整作业区处理，进行探伤操作和人工检验。检验合格，对钢管进行喷砂表面处理，用10％的氢氧化钠溶液碱洗25min，用15％硫酸溶液酸洗5min，清水冲洗干净后，浸覆在5％氟化钾溶液槽中5min，取出烘干后进行热浸镀铝，浸入溶有4％si和0.9％fe的铝液的镀铝锅内4min取出，温度通过镀铝炉控制在702℃，偏差不超过5℃，镀铝的钢管内外表面吹干后进行水冷。将钢管作为阴极，铝镁合金作为阳极，在主要成分是7g/l硅酸钠、1.9g/l偏铝酸钠和8g/l氢氧化钾的复配混合电解液中进行微弧氧化后处理，微弧氧温度为22℃，恒定电压320v，处理20min检验合格后即得到按本发明所述方法制得的一种低中压锅炉烟管用无缝钢管，规格为φ195mm
×
8.0mm。
26.实施例3：
27.选择主要所含成分重量百分数为：c：0.23％、si：0.26％、mn：0.51％、cr：0.18％、mo：0.23％、w：0.15％、v：0.06％、ni：0.11％，其余为fe的实心钢管作为原材料，检验合格后将原料钢管锯切下料，送入环形炉加热，经930℃、1150℃、1240℃、1270℃、1340℃和1270℃6段加热区，均热一定时间后出炉，将钢坯送入穿孔工段用芯棒进行穿棒操作，芯棒直径为184mm，所用润滑剂主要成分是鳞片石墨粉，穿棒速度设定在230mm/s，得到的毛管在连轧机组的轧制工段上料，经每组共有3个轧辊的7机架热连轧机组以370r/min的速度连扎，脱棒后再经均整机进行均整，得到外径为216mm，壁厚为10.4mm的荒管，再次加热到1050℃进行温度补偿，并用高压水除鳞后根据生产规格通过26架三辊微张力减径机和14架三辊定径机减径定径，定径出料后，荒管以旋转的方式前进，采用内喷外淋方式进行在线水淬，俩端进行锯切，再送入中频感应加热炉二次加热到950℃淬火，保温35min后以旋转方式进行快速水冷23s，最后进行694℃回火，保温135min，进行矫直和空冷。再进一步将钢管在精整作业区处理，进行探伤操作和人工检验。检验合格，对钢管进行喷砂表面处理，用15％的氢氧化
钠溶液碱洗15min，用10％硫酸溶液酸洗10min，清水冲洗干净后，浸覆在8％氟化钾溶液槽中5min，取出烘干后进行热浸镀铝，浸入溶有7％si和0.6％fe的铝液的镀铝锅内5min取出，温度通过镀铝炉控制在700℃，偏差不超过5℃，镀铝的钢管内外表面吹干后进行水冷。将钢管作为阴极，铝镁合金作为阳极，在主要成分是10g/l硅酸钠、1.5g/l偏铝酸钠和5g/l氢氧化钾的复配混合电解液中进行微弧氧化后处理，微弧氧温度为27℃，恒定电压295v，处理28min检验合格后即得到按本发明所述方法制得的一种低中压锅炉烟管用无缝钢管，规格为φ195mm
×
8.0mm。
28.各实施例所得烟管每米弯曲度均小于0.8mm/m，其各项性能见下表1，符合gb3087-2008中的各项指标。
29.将对比例与实施例1-3制得的无缝钢管按以下条件进行试验：
30.磨损试验条件：在磨损试验机上，设定圆盘转速400r/min，最大扭矩为14n
·
m，试验15min。
31.水压保压试验方式：当水压升至5mpa时停止升压，检查有无漏水或异常现象，然后再升至15mpa并保持30分钟，检查保压期间无缝钢管有无漏水或表面是否有水珠，是否发生残余变形。
32.高温屈服强度测试条件：在500℃温度下，保持4h，用试验机进行测试。
33.高温盐雾试验方式：取部分钢管作为样品，在盐雾试验机平台上，控制试验温度80℃，在试验箱里以喷雾量2ml/h连续喷雾，观察120h后，钢管样品的腐蚀情况。试验情况见表1。
34.表1：
35.[0036][0037]
由上表1可知，实施例1-3的综合性能均远优异于对比例1，均具有良好的力学强度、表面硬度、耐高温性和耐腐蚀性，尤其是实施例1，其各项性能最佳。