近年來,隨著高純鐵素體不銹鋼的國(guó)產(chǎn)化工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí),出現(xiàn)了大量的高純鐵素體不銹鋼薄壁焊管。這類產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)廣泛采用激光焊。
隨著化工、化肥、石化等行業(yè)對(duì)大口徑(Φ159 mm以上)中低壓輸送管道的需求越來越多,大口徑不銹鋼焊管逐步替代進(jìn)口,應(yīng)用于特殊需求。油氣/化工對(duì)超長(zhǎng)大口徑耐蝕不銹鋼管的需求,促進(jìn)了大口徑不銹鋼焊管的國(guó)產(chǎn)化,如久立630自動(dòng)焊接機(jī)組的引進(jìn),改變了長(zhǎng)度12米大口徑不銹鋼焊管依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。
和不銹鋼焊管相比,不銹鋼無(wú)縫管的性能要求更高,需求規(guī)格更多,使用領(lǐng)域更廣,同時(shí)制造難度相應(yīng)的也要大許多,主要用于油氣開采、石油化工、能源、核電、航空航天、艦船等領(lǐng)域。
不銹鋼無(wú)縫管由于涉及的鋼種、產(chǎn)品規(guī)格及用途非常多,所采用的生產(chǎn)工藝和裝備差別很大,因此,不銹鋼管材的生產(chǎn)專業(yè)性都非常強(qiáng),技術(shù)要求高。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量不銹鋼管材的生產(chǎn),不銹鋼管材的制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)包括三個(gè)主要方向:一是采用擠壓工藝技術(shù)研制新型高性能特種不銹鋼管材;二是嚴(yán)格要求不銹鋼管坯冶金質(zhì)量,主要是超純冶煉技術(shù);三是組建針對(duì)性很強(qiáng)的專業(yè)生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。
熱擠壓法是生產(chǎn)高合金難變形合金管材的最佳方法,同時(shí)也是小批量、多品種的復(fù)雜斷面異型材制造最便捷的方法。采用熱擠壓法生產(chǎn)高合金管材具有變形溫度高、單次變形量大、變形速率高等特點(diǎn),是未來發(fā)展的趨勢(shì)。
擠壓鋼管生產(chǎn)技術(shù)是無(wú)縫鋼管最重要和最先進(jìn)的生產(chǎn)方法之一。對(duì)于低塑性難變形的鋼種和合金及特別重要用途,如核電用690蒸發(fā)器管、G3油井管等,是斜軋穿孔法無(wú)法相比的。它是在比其他壓力加工方法時(shí)有更大的三向壓應(yīng)力狀態(tài)下的變形,可以發(fā)揮金屬的最大塑性,可以達(dá)到其他機(jī)組無(wú)法達(dá)到的壓縮比。目前,在諸如連軋管機(jī)組、皮爾格機(jī)組、三輥穿孔-軋管機(jī)組、ACCUROLL等機(jī)組上無(wú)法生產(chǎn)的鋼種和合金,就可以在擠壓機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。熱擠壓工藝對(duì)于生產(chǎn)高尺寸精度、高表面光潔度的不銹鋼管材尤其適合,對(duì)于超級(jí)奧氏體不銹鋼、超級(jí)雙相不銹鋼等難變形不銹鋼管材的制造有較大的優(yōu)勢(shì)。
從特種冶金技術(shù)發(fā)展伊始,純凈化、凝固組織和缺陷控制就始終貫穿著該技術(shù)的發(fā)展。伴隨著上述需求,在特種冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)與控制、熔煉過程的計(jì)算機(jī)模擬等方面不斷發(fā)展。特種冶金工藝技術(shù)未來將繼續(xù)沿著高度純凈化、凝固組織和缺陷控制、熔煉過程自動(dòng)化、低成本化和環(huán)境友好方向發(fā)展。純凈化冶煉,包括夾雜物的控制與去除,有害元素(H、O、S)以及雜質(zhì)元素和殘余元素(As、Sb、Sn、Bi等)的去除,以及在電渣重熔過程由于相關(guān)渣金反應(yīng)導(dǎo)致的Al、Ti、Zr頭尾成分偏差的控制技術(shù)等。不銹鋼管材對(duì)材質(zhì)的要求很高,為了保證經(jīng)過多道次軋制變形后不銹鋼管材表面質(zhì)量無(wú)缺陷,必須對(duì)不銹鋼中的夾雜物等級(jí)和類別進(jìn)行嚴(yán)格控制。一般特種需求的不銹鋼管材,如航空航天用不銹鋼管,其非金屬夾雜物需嚴(yán)格控制在1.5級(jí)以下。此外,為實(shí)現(xiàn)高牌號(hào)鐵素體不銹鋼管材的制造,對(duì)高鉻鐵素體不銹鋼中的碳、氮含量有嚴(yán)格要求,一般要求C+N≤300ppm。
在專業(yè)化生產(chǎn)方面,核電一體化主管道和不銹鋼管件制造是典型代表。以AP1000主管道為例,其產(chǎn)品為直管+彎頭+帶角度的管嘴。傳統(tǒng)工藝技術(shù)只能分段制造,最后焊接而成,導(dǎo)致焊縫薄弱區(qū)的存在。采用整體鍛制,可有效避免焊接。為實(shí)現(xiàn)整體鍛制,必須有100噸級(jí)的電渣爐和8000噸以上的壓機(jī)能力,此外,還涉及到不銹鋼彎頭彎制技術(shù)等核心技術(shù)。這種大規(guī)格不銹鋼異形管,生產(chǎn)路線完全不同于普通不銹鋼無(wú)縫管。為此,需要建立專業(yè)的核電一回路主管道生產(chǎn)線,煙臺(tái)瑪努爾核電設(shè)備公司應(yīng)運(yùn)而生。此外,石化/化工用的大量不銹鋼管件的制造,需要大口徑皮爾格軋機(jī)。為此,出現(xiàn)了中興能源、武進(jìn)不銹鋼、三洲核能等不銹鋼管件的專業(yè)制造企業(yè)。未來這樣的細(xì)分不銹鋼管材專業(yè)生產(chǎn)線還將越來越多的出現(xiàn),以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,包括以生產(chǎn)毛細(xì)管和小規(guī)格不銹鋼無(wú)縫管為主的天材科技(最小口徑0.2mm,最小壁厚0.05mm)和久立的全自動(dòng)高效率的電站鍋爐管生產(chǎn)線。