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固溶工艺对不锈钢管件质量的影响
来源: 发布日期:2016-9-21 发布者:佚名 共阅2258次 文章字体:

固溶工艺对不锈钢管件质量的影响
王汉军   杨碧玉
(浙江正康实业股份有限公司  325025)


摘要:不锈钢管件生产企业,要考虑到管件生产成本,但更要考虑到防止腐蚀和提高产品质量的因素,因此,不锈钢管件生产过程采取固溶工艺,增强管件安全性是十分必要的,热处理工艺对管件品质和安全起着至关重要的作用。据了解有少数企业在管件生产中为节约成本,没有采取固溶处理,仅用抛光喷砂等方法处理,掩盖了管件的缺陷和不足,这将给管件使用带来永久的隐患。
为此,本文就不锈钢管件固溶工艺的重要性、方法与规律和大家分享,让更多的人了解管件固溶知识与必要性,确保不锈钢管件产品质量和使用中的安全。
 

关键词:不锈钢管   固溶工艺   品质安全

奥氏体不锈钢通过热处理来软化,将不锈钢加热到950~1150℃左右,保温一定时间,使碳化物和各种合金元素均匀地溶解于奥氏体中,称之为固溶处理。
一、不锈钢管件热处理的作用
大家知道,不锈钢管件经过成型、焊接等工艺加工后,金属分子结构、磁性和物理性能发生了变化。通过气氛保护固溶工艺能够恢复在加工后受到影响的抗腐蚀能力,同时得到不锈钢需要的硬度,保证不锈钢最佳使用性能。经过固溶处理后的不锈钢管件,具有良好的改善作用:
1、消除不锈钢管件在加工过程中的改性现象,使不锈钢硬度还原到220HV以下,提高不锈钢的塑性和韧性,使管件在安装中更加方便和安全。
2、恢复不锈钢管件生产过程的应力和晶间变化,降低不锈钢晶间腐蚀和应力腐蚀,增强防蚀能力。
3、去除不锈钢由于加工过程产生的磁性,稳定奥氏体组织。
4、还原不锈钢材料表面的自然光亮(自然光亮与抛光的亮不同)。
二、不锈钢管件固溶的特点
不锈钢是一种特殊的钢种,由于镍、铬等合金化元素的存在,其热处理与普通钢热处理有不同的特点:
1、不锈钢的导热系数较低,在常温时导热系数仅为碳钢的27%,并随加热温度的提高,不锈钢的导热特性,差别逐渐减少。因此,不锈钢在低温加热时,升温过程应缓慢进行。 
2、奥氏体不锈钢通过固溶加热到1100℃左右后,能抑制碳化物的产生,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态,可大幅度提高不锈钢耐腐蚀性能。
3、管件在固溶过程中采用(氢气)气体保护,避免不锈钢表面的粘性氧化铁生成,还原不锈钢表面的光亮,提高外观的美誉度。
三、不锈钢管件固溶的3个要素
不锈钢管件固溶工艺的优劣对不锈钢的耐蚀性、外观亮度有很大影响,而且对不锈钢的加工性能,起着决定性的作用。因此,不锈钢的热处理工艺,在不锈钢管件生产中处于十分重要的地位。
1、固溶温度。根据不锈钢化学成分的特点,不锈钢固溶温度要950—1150摄氏度,才能达到软化效果,使不锈钢硬度还原到220HV以内,达到管道安装卡压质量要求。如果温度控制不合理,容易出现各种质量缺陷。
2、固溶时间。奥氏体不锈钢在加热过程中,钢中残余铁素体含量随加热时间的延长而减少。因此,不锈钢管件固溶处理应控制在1050℃左右,使碳达到饱和状态,提高耐蚀性。而后在空气中快速冷却,以达到固溶效果。
3、固溶速度与保温。不锈钢的导热系数较低,在常温时导热系数仅为碳钢的27%,因此,不锈钢在低温加热时升温过程应缓慢进行。如果加热速度过快,容易产生变形,在固溶中应控制不锈钢升温速度,并注意保温时间。如316L钢在1100℃左右,保温时间长,残余铁素体的含量会不断减少。
我们在固溶生产中,不锈钢管件固溶要经过加温--保温--冷却的过程,全程需要40分钟左右。
四、管件固溶工艺操作与使用
浙江正康实业有限公司在生产过程中,十分重视固溶处理,以增强不锈钢管件防腐蚀的能力,提高安全系数;重视生产工艺与设备的改进,保证产品生产质量。
1、公司生产的所有的管材、管件全部通过固溶工艺处理。管件采用固溶炉退火处理;管材采用制管在线固溶设备固溶。以提高产品质量,达到国家标准的要求。
2、固溶成本情况。使用固溶工艺会给管件带来成本的较大上升。主要的成本有:用电成本、气体成本、人工成本。
3、获得压力管道元件制造许可证。为保证管件质量和安全,我们着重在设备和工艺中进行改进,使不锈钢管件、管材达到耐压要求。2012年经浙江省有关部门的审查,获得浙江省技术监督局颁发《中华人民共和国特种设备制造许可证》,是行业中为数不多的(压力管道)制造许可证。
4、2013年4月薄壁不锈钢管件通过德国权威机构的DVGW认证,是全国不锈钢管件生产首家获得该项认证的企业。这项认证的通过,标志着所生产的产品达到德国、欧洲标准要求(见图2)。
    

          

  (图1:压力管道元件制造许可证)   

 

                                                                                                                                               (图2:德国DVGW认证证书)
5、保护气体(氢气)的选用。管件固溶的气体在生产中有采用氢气,也有采用液氨裂解后的氢气(混合气体)作为保护气体,这二种气体作为固溶保护气体没有什么区别。
其原理是:每公斤液氨经裂解,可制得2.64Nm3(Nm3=标准立方米)混合气体,1个标准立方米中含75%的氢气和25%的氮气;二是,经裂解后所得的混合气体杂质含量较少(含水汽约2克/立方米,残余氨1000PPM);三是,混合气体通过分子筛(UOP)吸附纯化器,残余氨可降至3PPM(3PPM=百万分之三)以下,氮的含量很少,氮气在一般条件下是惰性气体,对固溶不会有影响。
五、小结
1、固溶可增加抗腐蚀的能力。
2、使不锈钢硬度还原到220HV以内,提高管道安装质量要求。
3、固溶时要做好对温度、时间掌握,防止因为固溶温度、时间控制不合理,而造成质量缺陷。
4、采用固溶工艺,成本每吨会增加成本 2600-3000元左右。

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