一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，该工艺包括下述步骤：高压无缝圆管坯定重锯料、打中心孔、热轧穿孔、矫直、探伤、退火、酸洗、磷化、皂化、冷轧、热穿时的头部打头、再退火、酸洗、磷化、润滑、冷拔、成品正火热处理、矫直、切头尾、无损探伤、水压试验及填表打包入库。通过上述方式，本发明能够制备得到一种用于超超临界发电机组的内螺纹无缝钢管，该内螺纹无缝钢管避免了钢管产品直径不圆和内凸筋起刺的现象，具有尺寸精度高、表面光洁度高的特点，产品的成品率高。
【专利说明】
一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及内螺纹无缝钢管制备技术领域，特别是涉及一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着节能环保、绿色生产的推行，新的环保政策等的实施，科技创新、工艺创新迫在眉睫，如何提高重特大型锅炉的热能效应是需要重点研究的课题。超临界、高精度、超高压力内螺纹钢，较好的解决了锅炉水和蒸汽转化潜热的问题，即锅炉水变成蒸汽是连续的，超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界发电机组与超临界机组相比，热效率要提高1~2%，每年可节省煤炭几亿吨，而超高压高精度十四头内螺纹钢管的研发，是超超临界机组安全技术控制的重点之一，就是加强受热面冷却，与普通的光管相比，它能在高热复合下保持沸腾状态，从而避免发生膜态沸腾，防止管子烧坏，延长管子的使用寿命。该管采用热乳、冷乳、冷挤压的方法加工制造，生产成本低，管子的强度高，管内螺纹高度高、螺距小、精度高，从而可使管内物质的混合，加强紊流效果，增强了管子的冷却效果，因此可以确保超超临界锅炉安全可靠运行，热能显著提高，从而降低了煤炭的损耗。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题是提供一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:
提供一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，包括下述步骤:
1)定重下料，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定合适的圆管毛坯，并定重下料；
2)定中心孔并穿孔，在圆管毛坯的穿孔端入头打一个中心孔，所述中心孔的直径为5?8mm，而后对圆管毛坯进行穿孔；
3)矫直，穿孔后的毛坯进形初次矫直，并自动脱落穿孔加热形成的氧化皮，得到毛管；
4)退火，经过无损探伤合格后的毛管，进行去应力退火，退火温度控制在680?720°C，保温时间大于20min;
5)酸洗，待退火后的钢管冷却至室温后，放入酸缸中酸洗40?50min，酸缸中的硫酸溶液质量浓度在13?16%，酸洗过程中起缸翻动搅拌一次；
6)磷化，已酸洗完成的钢管经清水冲洗后，放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2~4%，磷化液的温度高于70°C，磷化时间大于45分钟；
7)皂化，磷化后的钢管经清水冲洗后，放入皂化缸中润滑浸泡30min以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40%，温度不低于50°C，后晾干待冷乳；
8)冷乳，对皂化后的钢管进行冷乳，冷乳延伸系数控制在2.5以下，冷乳线速度控制在
0.3?0.4米/分钟； 9)拔制，对冷乳后的钢管锤空心头，再次经过退火、酸洗、磷化、皂化后，进入拔制内螺纹工序，得到内螺纹钢管；
11)正火，将内螺纹钢管进行正火热处理，正火温度控制在900?930°C，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟；
12)无损探伤和液压测试，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。
[0005]在本发明一个较佳实施例中，步骤2)中对圆管毛坯穿孔采用斜底炉，所述斜底炉的温度控制在1190?1220 °C，保温时间控制在13?15min。
[0006]在本发明一个较佳实施例中，步骤5)中酸缸中的硫酸溶液的温度控制在40?50°C。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，冷乳时机头的摆动速度控制在40?50次/分钟。
[0008]在本发明一个较佳实施例中，拔制内螺纹工序中的内螺纹内模的材料选用12CrMoVo
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述内螺纹内模的外周上开设有十四头带有圆倒角的螺旋状梯形凹槽，所述梯形凹槽的开口处为喇叭形的过渡口，所述过渡口的过渡引入角α2的角度为10?13°。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述内螺纹内模的外周抛磨形成锥形引入角Ci1，锥形引入角αι的角度为卜2°。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，在内螺纹钢管的无损探伤工序中，探伤样管刻伤要求涵盖内螺纹钢管中内螺纹的齿顶和齿底，刻伤深度超过壁厚的5%。
[0012]本发明的有益效果是:本发明一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，能够制备得到一种用于超超临界发电机组的内螺纹无缝钢管，该内螺纹无缝钢管避免了钢管产品直径不圆和内凸筋起刺的现象，具有尺寸精度高、表面光洁度高的特点，产品的成品率高。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一较佳实施例中的内螺纹无缝钢管的截面示意图；
图2是图1所示较佳实施例中采用的内螺纹内模的结构示意图；
图3是图2所示I部分的局部放大图；
图4是图2所示Π部分的局部放大图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0015]—种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，包括下述步骤:
1)定重下料，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定合适的圆管毛坯，并定重下料；
2)定中心孔并穿孔，在圆管毛坯的穿孔端入头打一个中心孔，所述中心孔的直径为5?8mm，该中心孔的设置改善了热乳穿孔头部偏心大、钢管成材率低的缺陷，提高了最终成型钢管的尺寸精度，该中心孔在钢管乳制中起到了自助定心的作用;对圆管毛坯穿孔采用斜底炉，斜底炉的温度控制在1190?1220°C，保温时间控制在13?15min，而后对圆管毛坯进行穿孔；
3)矫直，穿孔后的毛坯进形初次矫直，并自动脱落穿孔加热形成的氧化皮，得到毛管；矫直工序为下面的酸洗工序提供了便利，提高了毛坯的平直度；
4)退火，经过无损探伤合格后的毛管，进行去应力退火，退火温度控制在680?720°C，保温时间大于20min;
5)酸洗，待退火后的钢管冷却至室温后，放入酸缸中酸洗40?50min，酸缸中的硫酸溶液质量浓度在13?16%，温度控制在40?50°C，酸洗过程中起缸翻动搅拌一次;一般视钢管的酸洗反应情况以及钢管的内外表面情况，决定最终酸洗时间，可适当延长酸洗时间；
6)磷化，已酸洗完成的钢管经清水冲洗后，放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2~4%，磷化液的温度高于70°C，磷化时间大于45分钟；
7)皂化，磷化后的钢管经清水冲洗后，放入皂化缸中润滑浸泡30min以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40%，温度不低于50°C，后晾干待冷乳；
8)冷乳，由于本产品尺寸精度要求高，且钢管材质的抗拉强度、刚度较高，因此采用冷车L，冷乳延伸系数控制在2.5以下，冷乳线速度控制在0.3-0.4米/分钟，冷乳时机头的摆动速度控制在40?50次/分钟;在上述冷乳工作条件下，该工序可替代2-3次传统冷乳操作，冷乳后产品的壁厚尺寸公差可以控制在0.12mm以内，大大缩小了钢管的壁厚偏差，缩短了生产周期；
9)拔制，对冷乳后的钢管锤空心头，锤空心头处为钢管头部偏心较大的那端(即穿孔时引入的头部)，钢管再次经过退火、酸洗、磷化、皂化后，进入拔制内螺纹工序，得到内螺纹钢管；
其中，在内螺纹拔制过程中，采用特制的内螺纹内模，该内螺纹内模的材料选用12CrMoV，内螺纹内模的外周上开设有十四头带有圆倒角的螺旋状梯形凹槽，梯形凹槽的开口处为喇叭形的过渡口，过渡口的过渡引入角<^的角度为10?13°，后逐渐过渡收缩至工艺规定尺寸；内螺纹内模的外周抛磨形成锥形引入角W，锥形引入角<^的角度为I?2°;锥形引入角CU与过渡引入角Ct2的设置，能够降低拔制力，减少了模具的损耗，延长了模具的使用寿命，并且能够加工得到具有较好的表面质量的钢管，钢管具有较高的光洁度；内模的螺旋状梯形凹槽的螺旋线导程角为30°，满足了内螺纹无缝钢管的螺旋线导程角的要求；内模的拔制有效工作面的长度不小于25mm，梯形凹槽的热处理硬度HRC57?61，内模的后段为螺丝后座，螺丝后座部分热处理HRC不大于40，配置有一个平面推力轴承，保证钢管直线冷拔时，内模优选方向连续旋转，且钢管拔制中心线、外模的中心线、内模的中心线推力轴承中心线在同一水平线上，同轴度误差不超过0.5mm/m ；
在生产中，准备2-3个内模，由于拔机采用变频调速，一般线速度控制在2-3米/分钟之间，并且及时检查内模的磨损及钢管内螺纹的牙齿形状、深度、宽度，及时修磨或更换内模，保证内螺纹钢管的质量；
11)正火，将内螺纹钢管进行正火热处理，正火温度控制在900?930 °C，采用超音频加热机加热，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟；
12 )无损探伤和液压测试，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试，在内螺纹钢管的无损探伤工序中，探伤样管刻伤要求涵盖内螺纹钢管中内螺纹的齿顶和齿底，刻伤深度超过壁厚的5%，超声波探伤应符合GB/T5777的规定；内螺纹钢管进行液压试验，在试验压力不小于20MPa下，稳压时间应不少于10s，内螺纹钢管不允许出现渗漏现象。
[0016]在本实施例中，该制备方法具体制备得到一种应用于超超临界发电机组中的螺纹钢管，该螺纹钢管为十四头，尺寸精度高，具体尺寸为外径73.025mm、壁厚6.604mm、齿底宽为4.064mm、齿高为8.4mm。该内螺纹无缝钢管的晶粒度等级大于6级，表面不允许存在裂纹、折迭、扎折、结疤或离层等缺陷。
[0017]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，包括下述步骤: 1)定重下料，根据成品所需内螺纹管的尺寸长度及后续工艺消耗，选定合适的圆管毛坯，并定重下料； 2)定中心孔并穿孔，在圆管毛坯的穿孔端入头打一个中心孔，所述中心孔的直径为5?8mm，而后对圆管毛坯进行穿孔； 3)矫直，穿孔后的毛坯进形初次矫直，并自动脱落穿孔加热形成的氧化皮，得到毛管； 4)退火，经过无损探伤合格后的毛管，进行去应力退火，退火温度控制在680?720°C，保温时间大于20min; 5)酸洗，待退火后的钢管冷却至室温后，放入酸缸中酸洗40?50min，酸缸中的硫酸溶液质量浓度在13?16%，酸洗过程中起缸翻动搅拌一次； 6)磷化，已酸洗完成的钢管经清水冲洗后，放入磷化缸中进行磷化，磷化缸中的磷化液的游离酸的浓度为2~4%，磷化液的温度高于70°C，磷化时间大于45分钟； 7)皂化，磷化后的钢管经清水冲洗后，放入皂化缸中润滑浸泡30min以上，所述皂化缸中的皂化液的质量分数不低于40%，温度不低于50°C，后晾干待冷乳； 8)冷乳，对皂化后的钢管进行冷乳，冷乳延伸系数控制在2.5以下，冷乳线速度控制在0.3?0.4米/分钟; 9)拔制，对冷乳后的钢管锤空心头，再次经过退火、酸洗、磷化、皂化后，进入拔制内螺纹工序，得到内螺纹钢管； 11)正火，将内螺纹钢管进行正火热处理，正火温度控制在900?930°C，每毫米内螺纹钢管的保温时间为2分钟； 12)无损探伤和液压测试，对正火后的内螺纹钢管进行无损探伤和液压测试。2.根据权利要求1所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，步骤2)中对圆管毛坯穿孔采用斜底炉，所述斜底炉的温度控制在1190?1220°C，保温时间控制在13?15min。3.根据权利要求1所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，步骤5)中酸缸中的硫酸溶液的温度控制在40?50°C。4.根据权利要求1所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，冷乳时机头的摆动速度控制在40?50次/分钟。5.根据权利要求1所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，拔制内螺纹工序中的内螺纹内模的材料选用12CrMoV。6.根据权利要求1或5所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述内螺纹内模的外周上开设有十四头带有圆倒角的螺旋状梯形凹槽，所述梯形凹槽的开口处为喇叭形的过渡口，所述过渡口的过渡引入角α2的角度为10?13°。7.根据权利要求6所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，所述内螺纹内模的外周抛磨形成锥形引入角W，锥形引入角<^的角度为I?2°。8.根据权利要求1所述的高压锅炉用多头内螺纹无缝钢管的制备方法，其特征在于，在内螺纹钢管的无损探伤工序中，探伤样管刻伤要求涵盖内螺纹钢管中内螺纹的齿顶和齿底，刻伤深度超过壁厚的5%。
【文档编号】B21C37/20GK105855321SQ201610332782
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】张根明
【申请人】常熟市异型钢管有限公司