這里所指的不銹鋼管材加工成型,包括管材彎曲、旋壓、擴(kuò)徑、減徑和拉拔等,并且不銹鋼管的材質(zhì)僅僅限于標(biāo)準(zhǔn)的300和400系列不銹鋼。
1. 成型管材的選擇
成型之前,首先要考慮的因素之一是對(duì)何種形式不銹鋼管材進(jìn)行成型。也就是說,是對(duì)無縫鋼管,還是焊接鋼管成型;是對(duì)拉拔鋼管,還是熱處理的鋼管成型。
一般來說,幾乎每一種標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)的不銹鋼都可用一種或幾種常見的加工方法制作不銹鋼管。這些加工方法有棒材穿孔、管坯擠壓和冷軋帶鋼焊接等加工方法。然而,各種生產(chǎn)方法的原材料利用率是各不相同的,而且這些方法或許可以互用,或許根本不能互用。然而,經(jīng)過對(duì)每一種不銹鋼的分析,可以肯定地說,至少已經(jīng)有三種以上的方法可以用來加工成型鋼管。至于每一種方法是如何成功地加工出不銹鋼管,則是一個(gè)不同的工藝問題。
因此,可以肯定,采用一種加工方式,使用一種成型設(shè)備是不可能加工生產(chǎn)出所有材質(zhì)、類型或尺寸的不銹鋼管,也不可能同時(shí)加工生產(chǎn)各種性能的無縫或焊接鋼管。所以,生產(chǎn)費(fèi)用的估算不應(yīng)該基于可能生產(chǎn)的不銹鋼管產(chǎn)品類型上,還必須考慮某種鋼管生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益。
易切削牌號(hào)的不銹鋼可以加工成無縫鋼管,它在尺寸方面采用擠壓的方法比穿孔方法更容易達(dá)到。另一方面,這些鋼種由于含有非金屬夾雜物,是絕對(duì)不適宜采用焊接方式加工生產(chǎn)鋼管的。具有強(qiáng)的空淬性,并有較高碳含量的馬氏體鋼 20Cr13(420)和108Cr17(400C)型,可用來生產(chǎn)無縫鋼管,但不能生產(chǎn)焊接鋼,根據(jù)生產(chǎn)廠的生產(chǎn)能力,10Cr17(430)鋼既有可能加工成無縫鋼管,也可能加工為焊接鋼管,或者兩者都不可能。有些工廠不愿意加工生產(chǎn)400鋼焊接鋼管。所以,440鋼可生產(chǎn)無縫鋼管,但不能加工成焊接鋼管,這是因?yàn)?0Cr17(430)和16Cr25N(446)鋼在焊接區(qū)域,有較大晶粒和脆化的趨勢(shì)。一般來說,普通的18-8期及其穩(wěn)定化處理后的不銹鋼都可以用來加工制作無縫鋼管或焊接鋼管。像沉淀硬化鋼這樣的許多非標(biāo)準(zhǔn)鋼種,由于不是單相合金,因此它們往往不可能進(jìn)行穿孔,就是擠壓成型也有一些困難,但可用焊接方法順利地加工制作不銹鋼管。當(dāng)鋼管的外徑很大或者管壁較厚時(shí),是不能用焊接方法來加工生產(chǎn)的。
2. 不銹鋼鋼管的回火效應(yīng)
由于冷加工引起的加工硬化,就意味著在隨后成型加工要進(jìn)行回火處理。所以回火對(duì)成型加工方法和費(fèi)用有著直接的影響。人們都知道,當(dāng)金屬接近或低于室溫變形時(shí),就會(huì)產(chǎn)生硬化,使金屬材料的強(qiáng)度和硬度增高。實(shí)際上,并不是所有的不銹鋼管都能進(jìn)行所希望的成型加工的。如鐵素體400系列不銹鋼管,在冷加工時(shí),只能有較小的變形量,否則就會(huì)發(fā)生突然破壞或開裂。像10Cr17(430)和16Cr25N(446)不銹鋼自身就有缺口敏感性,因此它們的供貨狀態(tài)應(yīng)為退火狀態(tài)。當(dāng)必須對(duì)它們進(jìn)行成型加工時(shí),必須進(jìn)行回火處理。硬化馬氏體鋼也是以退火狀態(tài)供貨,否則這些鋼種就是以常化加固化,或者以淬火加固化狀態(tài)交貨。然而奧氏體不銹鋼管,它們能在較大的冷加工硬度范圍供貨。表5-2列出了與奧氏體300系列不銹鋼各種回火有關(guān)的機(jī)械性能,并不是所有尺寸和鋼種的奧氏體不銹鋼管在回火后都可以成型加工。然而,含合金量較少的12Cr17Mn6Ni5N(201)、12Cr1Mn9Ni5(202)、12Cr17Ni7(301)、12Cr19Ni9(302)和06Cr19Nil0(304)鋼種非常適合于冷拔;對(duì)于合金含量較高、冷加工硬化速率低的鋼種,并沒有廣泛地用于生產(chǎn)大于1/2冷作硬化狀態(tài)的回火產(chǎn)品。10Cr18Ni12(305)、06Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr19Ni13Mo3(317)和20Cr25Ni20(310)鋼屬于后一類。隨著鎳含量的增加,加工硬化的趨勢(shì)就會(huì)減輕。
冷拔奧氏體不銹鋼管的性能,見表5-2。
應(yīng)該提及的是,一些非標(biāo)準(zhǔn)鉻-錳奧氏體不銹鋼,明顯地?cái)U(kuò)大了冷拔鋼管的加工范圍。
圖5-45表示出,由大尺寸鋼管經(jīng)冷拔加工成小直徑鋼管的“回火-尺寸”的關(guān)系圖。小尺寸鋼管在加工生產(chǎn)時(shí),這個(gè)規(guī)律可能有點(diǎn)變化。當(dāng)生產(chǎn)大于退火硬度的小尺寸鋼管時(shí),特別是希望有1/2冷硬性能時(shí),就應(yīng)該考慮用專門生產(chǎn)小尺寸不銹鋼管的設(shè)備。
由于原材料的利用率,即成材率是一個(gè)必要的條件,所以希望上述的基本知識(shí)有助于提高管子的成材率。
在冷拔不銹鋼管加工時(shí),必須考慮加工尺寸對(duì)鋼管生產(chǎn)的限制。由于加工的限制,潤(rùn)滑劑性能和上述分析的內(nèi)在因素,只有某些尺寸的不銹鋼管在各種回火狀態(tài)下是可以進(jìn)行冷拔加工的。