本发明属于不锈钢管加工
技术领域：
，具体涉及一种提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法。
背景技术：
：奥氏体不锈钢管材作为核反应堆芯关键结构材料被广泛应用于控制组件及燃料组件的包壳管、插入管、缩紧管、套管等。特殊的应用环境对核电用奥氏体不锈钢管材的加工方法、材料性能、尺寸精度及无损检测等提出了十分苛刻的要求。核电堆芯用不锈钢管材、尤其是堆芯组件用包壳管内径公差仅为±0.01mm。超声波无损检测内、外表面标准槽伤尺寸为0.025mm～0.045mm深×0.05mm宽。严格的无损检测要求对管材表面质量提出了极其苛刻的要求。因此使得核电堆芯用管材加工难度大且成品率低，目前核电堆芯组件所用的管材依赖于进口。为保证核电堆芯用奥氏体不锈钢管材在长期服役期间的尺寸稳定性和优良的机械性能，管材在最后一次固溶加工处理后需进行5％～30％左右的冷作硬化加工。目前该类管材的冷作硬化加工一般采用多辊轧制或固定模拉拔方法；但是现有加工方法存在以下技术不足：(1)采用多辊轧制方法加工时，为满足5％～30％的加工率，管材轧制时减壁量≤0.03mm，小的减壁量轧制易造成轧制物料运行稳定性差，导致成品管材尺寸波动大、从而产生不合格品，造成管材成品率低。(2)核电用奥氏体不锈钢管材成品道次加工率为5％～30％。如果采用轧制方式加工，管材的内部易产生折叠、划伤缺陷，也导致无损检测探伤通过率低，且产品每批次探伤通过率波动大，如果采用固定模拉拔的方式加工、易产生管材内表面褶皱缺陷，造成超声波检测通过率极低(仅为10％左右)；(3)现有的轧制或固定模拉拔管材成品加工方法在大批量生产时，管材内表面难以做到有效的控制。且轧制加工生产效率低，生产周期长，生产成本高。因此，如何对核电用奥氏体不锈钢管材进行加工，使其内表面光洁、粗糙度小、超声波无损检测通过率高，是本领域研发难点问题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法。该加工方法工艺简单、易于实现、生产效率高而且能耗低，采用该方法加工后的管材，其内外表面质量好，组织均匀，机械性能优良，无损检测合格率高，可广泛应用于核电用不锈钢薄壁细长管材加工行业。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法，其特征在于，该方法为：对轧制态的奥氏体不锈钢管材依次进行固溶、矫直、冷作拉拔和后处理，得到具有高质量内表面的奥氏体不锈钢管材；所述高质量是指该管材的内表面光洁且粗糙度≤0.25μm；所述固溶的具体过程为：采用电接触加热的方法对奥氏体不锈钢管材进行固溶处理，使轧制态的奥氏体不锈钢管材在电流为100A～1300A的条件下升温至850℃～1100℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢管材；所述冷作拉拔采用固定芯头拉拔的加工方法，所述冷作拉拔的壁厚减壁量为0.01mm～0.1mm，外径减径量为0.3mm～2.5mm。上述的提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法，其特征在于，所述固溶的过程中，轧制态的奥氏体不锈钢管材在电流为270A～880A的条件下升温至950℃～1100℃。上述的提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法，其特征在于，所述冷作拉拔的总加工率为5％～30％，所述冷作拉拔的道次数为1～2道次。上述的提高核电用奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法，其特征在于，所述后处理包括清洗、矫直、抛光、无损检测和定尺剪切。本发明与现有技术相比具有以下优点：(1).本发明对轧制态的核电用奥氏体不锈钢管材进行固溶热加工处理后进行矫直和拉拔，在拉拔的过程中的总加工率小，采用固定芯头拉拔的方式进行成品道次的加工，壁厚减壁量0.01mm～0.1mm，外径减径量为0.3mm～2.5mm，能够非常显著的提高生产效率，其中一台拉床一天8个小时的生产效率是一台单头多辊轧机生产效率的20倍。同时成品管材的尺寸精度也比多辊轧机稳定可靠。(2).由于核电用奥氏体不锈钢管材中要塞入控制棒等棒材或者管材，所以其对成品管材的内尺寸精度及表面质量的要求很苛刻，采用固定模空拉拔虽然能够解决多辊轧机的生产效率低下的问题，但是管材内表面容易产生细微的褶皱，直接导致管材在后期的超声无损检测通过率极低。若采用多辊轧机轧制的方式进行成品道次的加工，一方面生产效率极低，需要投入更多的设备和人力，生产成本高，且管材内表面尺寸稳定性差。而采用固定芯头拉拔方式能够将管材的内径尺寸公差范围控制在0.01mm内，尺寸稳定性非常好。(3)本发明所述的电加热固溶热加工处理方式，通过控制管材内外表面的气体成分，使得固溶后的管材内外表面形成一层薄而致密的氧化层，可以为后期的固定芯头拉拔创造非常好的润滑条件。同时和连续退火炉相比，采用电接触加热固溶加工处理可以做到单支控温，控温精度可以达到±2℃。控温精度高可保证固溶加工处理后管材显微组织均匀，并且电加热固溶热加工处理生产效率高。(4)由于核电特殊的安全要求，核电堆芯用管材加工过程中不能使用含氯的润滑剂，而传统的奥氏体不锈钢管材拉拔过程大多使用含氯润滑剂，本发明的特点在于采用电接触加热固溶加工处理后管材表面形成均匀致密氧化层，管材在拉拔过程中不需使用含氯润滑剂，即可实现管材的拉拔。综上所述，本发明提供了一种提高奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法。该方法工艺简单、易于实现、生产效率高而且能耗低，采用该方法加工后的管材，其内外表面质量好、组织均匀、机械性能优良，无损检测合格率高(在标准槽伤尺寸为0.025mm～0.045mm深×0.05mm宽条件下的探伤一次检测通过率达90％以上)，可广泛应用于核电用不锈钢薄壁细长管材加工行业。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。具体实施方式实施例1本实施例对轧制态的核电堆芯控制组件用奥氏体不锈钢包壳管进行加工处理，以提高管材内表面质量，使其满足核级包壳管技术要求。本实施例提高奥氏体不锈钢包壳管内表面质量的加工方法包括以下步骤：步骤一、固溶：采用电接触加热的方法对规格为Φ10.0mm(外径)×0.52mm(壁厚)×5m(长度)的轧制态的奥氏体304L不锈钢包壳管进行固溶处理，在电流为300A的条件下将奥氏体不锈钢包壳管快速升温至1020℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢包壳管；步骤二、矫直：利用矫直机对步骤一中固溶态的奥氏体不锈钢包壳管进行矫直；步骤三、冷作拉拔：利用拉床对步骤二中矫直后的奥氏体不锈钢包壳管进行冷作拉拔，具体采用固定芯头拉拔的加工方式，将管材置于外模和芯模之间，然后进行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的加工率为10.22％，控制冷作拉拔的壁厚减壁量为0.04mm，外径减径量为0.30mm，得到冷作的奥氏体不锈钢包壳管；步骤四、后处理：将步骤三中固定芯头拉拔后的奥氏体不锈钢包壳管依次进行清洗、矫直、抛光、超声无损检测和定尺剪切加工处理，最终得到成品管材。经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的规格为：Φ(9.7±0.005)mm(外径)×Φ(8.74±0.005)mm(内径)×5mm(长度)，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的性能见表1。表1经实施例1加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的力学性能结合表1可知，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的尺寸精度高、晶粒细小均匀﹑机械性能优异，尤其是其内表面光洁，粗糙度实测值为0.233μm、0.209μm、0.199μm，在标准槽伤为0.04±0.005mm深×0.05mm宽条件下的超声波探伤检测一次通过率为92.5％，可满足核电不锈钢包壳材的使用技术要求。实施例2本实施例对轧制态的奥氏体不锈钢锁紧管进行加工处理，以提高管材内表面质量，使其满足核级锁紧管技术要求。本实施例提高奥氏体不锈钢锁紧管内表面质量的加工方法包括以下步骤：步骤一、固溶：采用电接触加热的方法对规格为Φ14.5mm(外径)×0.53mm(壁厚)×8.5m(长度)的轧制态的304L奥氏体不锈钢管进行固溶处理，在电流为100A的条件下将奥氏体不锈钢管升温至850℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢管；步骤二、矫直：利用矫直机对步骤一中固溶态的奥氏体不锈钢管进行矫直；步骤三、冷作拉拔：利用拉床对步骤二中矫直后的奥氏体不锈钢管进行冷作拉拔，具体采用固定芯头拉拔的加工方式，将管材置于外模和芯模之间，然后进行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的总加工率为12.89％，控制冷作拉拔的壁厚减壁量为0.03mm，外径减径量为1.1mm，得到冷作拉拔后的奥氏体不锈钢锁紧管；步骤四、后处理：将步骤三中冷作拉拔后的奥氏体不锈钢锁紧管依次进行清洗、矫直、抛光、超声无损检测和定尺剪切加工处理，最终得到成品管材。经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢锁紧管的规格为：Φ(13.4±0.005)mm(外径)×Φ(12.4±0.005)mm(内径)×8m(壁厚)，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢锁紧管的性能见表2。表2经实施例2加工处理后的奥氏体不锈钢锁紧管的力学性能结合表2可知，经本实施例加工处理后的304L奥氏体不锈钢锁紧管的尺寸精度高、晶粒细小均匀﹑机械性能优异，尤其是其内表面光洁，粗糙度实测值为0.198μm、0.224μm、0.217μm，在标准槽伤0.04±0.005mm深×0.05mm宽条件下的超声波探伤一次检测通过率为95％，可满足核电不锈钢锁紧管的使用技术要求。实施例3本实施例对轧制态的奥氏体不锈钢管进行加工处理，以提高管材内表面质量，使其满足技术要求。本实施例提高奥氏体不锈钢管材内表面质量的加工方法包括以下步骤：步骤一、固溶：采用电接触加热的方法对规格为Φ17mm(外径)×2.1mm(壁厚)×10m(长度)的轧制态的奥氏体316L不锈钢螺纹套管进行固溶处理，在电流为880A的条件下将奥氏体不锈钢螺纹套管升温至1040℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢螺纹套管；步骤二、矫直：利用矫直机对步骤一中固溶态的奥氏体不锈钢螺纹套管进行矫直；步骤三、冷作拉拔：利用拉床对步骤二中矫直后的奥氏体不锈钢螺纹套管进行冷作拉拔，具体采用固定芯头拉拔的加工方式，将管材置于外模和芯模之间，然后进行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的总加工率为10.51％，控制冷作拉拔的壁厚减壁量为0.1mm，外径减径量为1.0mm，得到冷作拉拔后的奥氏体不锈钢螺纹套管；步骤四、后处理：将步骤三中冷作拉拔后的奥氏体不锈钢螺纹套管依次进行清洗、矫直、抛光、超声无损检测和定尺剪切加工处理，最终得到成品管材。经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢螺纹套管的规格为：Φ(16±0.005)mm(外径)×Φ(12±0.005)mm(内径)×10m(壁厚)，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢螺纹套管的性能见表3。表3经实施例3加工处理后的奥氏体不锈钢螺纹套管的力学性能结合表3可知，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢螺纹套管的尺寸精度高、晶粒细小均匀﹑机械性能优异，尤其是其内表面光洁，粗糙度实测值为0.199、0.221、0.207μm，在标准槽伤为0.04±0.005mm深×0.05mm宽的条件下超声波探伤一次检测通过率达99％，可满足核电不锈钢螺纹套管的使用技术要求。实施例4本实施例对轧制态的奥氏体不锈钢包壳管进行加工处理，以提高管材内表面质量，使其满足低温堆核电用管材技术要求。本实施例提高奥氏体不锈钢包壳管内表面质量的加工方法包括以下步骤：步骤一、固溶：采用电接触加热的方法对规格为Φ10.5mm(外径)×1.05mm(壁厚)×12m(长度)的轧制态的奥氏体321不锈钢包壳管进行固溶处理，在电流为1300A的条件下将奥氏体不锈钢包壳管升温至1100℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢包壳管；步骤二、矫直：利用矫直机对步骤一中固溶态的奥氏体不锈钢包壳管进行矫直；步骤三、冷作拉拔：利用拉床对步骤二中矫直后的奥氏体不锈钢包壳管进行冷作拉拔，具体采用固定芯头拉拔的加工方式，将管材置于外模和芯模之间，然后进行2道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的总加工率为29.45％，控制冷作拉拔的壁厚减壁总量为0.05mm，外径减径总量为2.5mm，得到冷作拉拔后的奥氏体不锈钢包壳管；步骤四、后处理：将步骤三中冷作拉拔后的奥氏体不锈钢包壳管依次进行清洗、矫直、抛光、涡流检测和定尺剪切加工处理，最终得到成品管材。经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的规格为：Φ(8.0±0.005)mm(外径)×Φ(6.0±0.005)mm(内径)×12m(长度)，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的性能见表4。表4经实施例4加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的力学性能管材尺寸(mm)晶粒度实施例4Φ(8.0±0.005)×Φ(6.0±0.005)6.5级技术要求Φ(8.0±0.03)×Φ(6.0±0.03)≥5级结合表4可知，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢包壳管的尺寸精度高、晶粒细小均匀﹑机械性能优异，尤其是其内表面光洁，粗糙度实测值为0.225μm、0.202μm、0.231μm，在标准槽伤为0.04±0.005mm深×0.05mm宽条件下的涡流探伤一次检测通过率达93.5％，可满足核电不锈钢包壳材的使用技术要求。实施例5本实施例对轧制态的奥氏体不锈钢插入管进行加工处理，以提高管材内表面质量，使其满足核级插入管技术要求。本实施例提高奥氏体不锈钢插入管内表面质量的加工方法包括以下步骤：步骤一、固溶：采用电接触加热的方法对规格为Φ12.9mm(外径)×0.41mm(壁厚)×15m(长度)的轧制态奥氏体304L不锈钢插入管进行固溶处理，在电流为270A的条件下将奥氏体不锈钢插入管升温至950℃，到温后断电淬水，得到固溶态的奥氏体不锈钢插入管；步骤二、矫直：利用矫直机对步骤一中固溶态的奥氏体不锈钢插入管进行矫直；步骤三、冷作拉拔：利用拉床对步骤二中矫直后的奥氏体不锈钢插入管进行冷作拉拔，具体采用固定芯头拉拔的加工方式，将管材置于外模和芯模之间，然后进行1道次冷作拉拔，控制冷作拉拔的总加工率为5.49％，控制冷作拉拔的壁厚减壁量为0.01mm，外径减径量为0.4mm，得到冷作拉拔后的奥氏体不锈钢插入管；步骤四、后处理：将步骤三中冷作拉拔后的奥氏体不锈钢插入管依次进行清洗、矫直、抛光、超声无损检测和定尺剪切加工处理，最终得到成品管材。经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢插入管的规格为：Φ(12.50±0.005)mm(外径)×Φ(11.70±0.005)mm(内径)×15m(长度)，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢插入管的性能见表5。表5经实施例5加工处理后的奥氏体不锈钢插入管的力学性能结合表5可知，经本实施例加工处理后的奥氏体不锈钢插入管的尺寸精度高、晶粒细小均匀﹑机械性能优异，尤其是其内表面光洁，粗糙度实测值为0.189μm、0.199μm、0.213μm，在标准槽伤为0.04±0.005mm深×0.05mm宽条件下的超声波探伤一次检测通过率达94％，可满足核电不锈钢插入管材的使用技术要求。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。当前第1页1 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