用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雙相不銹鋼材料的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙相不銹鋼無縫鋼管在制備高壓氣鋼瓶中的應(yīng)用及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙相不銹鋼材料是指其金相組織鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%的不銹鋼，該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475攝氏度脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼?；谝陨蟽?yōu)良特點(diǎn)，雙相不銹鋼在航空材料、船舶材料等方面具有廣泛的應(yīng)用，但是目前未見在高壓鋼瓶中的應(yīng)用。
[0003]高壓氣體鋼瓶作為我國應(yīng)用最多的特種設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在消防、醫(yī)療、化工科研、食品、城建、機(jī)械等方面具有廣泛的應(yīng)用。早期，高壓氣鋼瓶大部分用碳鋼材料制備，碳鋼制備的高壓氣鋼瓶雖然強(qiáng)度高達(dá)700MPa，但是其耐腐蝕性能很差。目前制備氣體鋼瓶的材料常用的有奧氏體不銹鋼、錳鋼、鉻鉬鋼，目前很多鋼瓶制備中用奧氏體不銹鋼材料作為鋼瓶的制備材料，奧氏體不銹鋼強(qiáng)度比較低，為了保證鋼瓶在高壓工作情況的安全性及使用壽命，其厚度要增加1.5-2倍，因此，奧氏體不銹鋼材料的應(yīng)用雖然改善了鋼瓶的耐腐蝕性和內(nèi)壁的潔凈度，但是明顯增加了鋼瓶的厚度，增加了材料的用量，增加了生產(chǎn)成本，而且由于厚度的增加，鋼瓶質(zhì)量也大大增加提高了運(yùn)輸成本，降低了工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種雙相不銹鋼無縫鋼管在制備高壓氣鋼瓶中的應(yīng)用，采用雙相不銹鋼材料作為高壓氣鋼瓶的材料不僅減輕了鋼瓶本身的質(zhì)量，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了社會(huì)效益。
[0005]本發(fā)明還提供了一種用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，該方法在收口、收底之前對(duì)鋼管進(jìn)行機(jī)械拋光處理，操作簡單，消除了鋼瓶內(nèi)壁的缺陷和銹蝕，保證鋼瓶內(nèi)盛裝的高純度氣體不被污染；最后對(duì)初步成型的鋼瓶進(jìn)行固溶熱處理，以使在熱旋壓過程中金相組織發(fā)生改變的雙相不銹鋼材料的金相組織得以恢復(fù)。
[0006]本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
雙相不銹鋼無縫鋼管在高壓氣鋼瓶制備中的應(yīng)用。
[0007]上述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取雙相不銹鋼無縫鋼管，按要求，切割為下料毛坯；
(2)將步驟(1)切割之后的鋼管進(jìn)行機(jī)械拋光；
(3)對(duì)拋光后的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯進(jìn)行加熱旋壓收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔，得到鋼瓶瓶體； (4)對(duì)步驟(3)鉆孔后的鋼瓶瓶體進(jìn)行固溶熱處理；
(5)步驟(4)處理之后的鋼瓶進(jìn)行瓶肩內(nèi)面加工，螺紋加工，瓶內(nèi)沖洗，得到高壓氣鋼瓶。
[0008]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(I)所述的雙相不銹鋼無縫鋼管的直徑為159~350 mm，厚度為3~8mm ;切割得到毛還的長度為800~1800mmo
[0009]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(3)所述的加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔具體操作步驟為:
a.將已經(jīng)切割的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯的一端置于加熱爐中，加熱長度為從端口開始長度在230~300mm處，加熱溫度為1150~1350°C，加熱時(shí)間為5~10min ；
b.將加熱后的毛還立即進(jìn)行旋壓收底，旋壓主軸轉(zhuǎn)速為600~800r/s，一次完成收底，收底時(shí)間為80~120s ;收底時(shí)的起始溫度為1100~1200°C，旋壓過程中用燃?xì)鈬娮爝M(jìn)行補(bǔ)熱，旋壓后空冷成型，最后銑瓶底、修切；
c.重復(fù)步驟a、b對(duì)毛坯的另一端進(jìn)行熱旋壓，加熱收口；
d.步驟c所述的加熱收口完成之后待瓶體冷卻至室溫，在瓶口上鉆孔。
[0010]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的旋壓所用的儀器是滾輪式旋壓機(jī)。
[0011]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的旋壓機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)收底時(shí)，旋壓主軸旋轉(zhuǎn)，模具旋轉(zhuǎn)中心線與毛坯旋轉(zhuǎn)中心線間呈100°，模具沿模具旋轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)100° O
[0012]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的燃?xì)鉃橐胰病?br>天然氣或氧氣。
[0013]在鋼管加熱收底過程中，為彌補(bǔ)因溫度降低導(dǎo)致的鋼管塑性變差問題，用天然氣、乙炔或氧氣噴嘴進(jìn)行補(bǔ)熱；旋壓主軸的轉(zhuǎn)速為600~800r/s，收底所用時(shí)間為80~120s。
[0014]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(4)所述的固溶熱處理具體過程為:將瓶口鉆孔之后的瓶體在固溶爐中加熱，用3~5小時(shí)從室溫加熱至1050~1100°C，加熱至1050~1100°C之后保溫30~40min，然后立即從1050~1100°C進(jìn)行快速水冷卻。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下積極有益效果
(I)雙相不銹鋼無縫鋼管基于其優(yōu)良的機(jī)械性能和防腐蝕性能，具有廣泛的應(yīng)用，但是沒有發(fā)現(xiàn)在制備高壓氣鋼瓶中的應(yīng)用。目前使用奧氏體不銹鋼制備的高壓鋼瓶屈服強(qiáng)度只能達(dá)到170 -200 MPa，使用奧氏體不銹鋼鋼管制備的高壓鋼瓶要達(dá)到壓力要求，其瓶壁厚度要為錳鋼或鉻鉬鋼的1.5-2倍，厚度大大增加，增加了材料的使用量，大大增加了生產(chǎn)成本，而且由于厚度的增加也增加了鋼瓶重量，給運(yùn)輸帶來不便，增加了運(yùn)輸成本。本發(fā)明使用雙相不銹鋼制造的高壓氧氣鋼瓶的壁厚比常用的奧氏體減少50%以上，降低了生產(chǎn)成本同時(shí)也降低了運(yùn)輸成本，而且雙相不銹鋼無縫鋼管強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于奧氏體不銹鋼，具有優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0016](2)本發(fā)明使用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶過程中，首先對(duì)鋼瓶進(jìn)行機(jī)械拋光，提高了瓶內(nèi)壁的潔凈度，大大減少了對(duì)鋼瓶內(nèi)氣體純度的影響；制備過程中對(duì)鋼瓶進(jìn)行了固溶熱處理，以保證在熱旋壓過程中雙相不銹鋼已經(jīng)發(fā)生改變的金相組織(奧氏體，鐵素體)得以恢復(fù)，保持雙相不銹鋼原來的各項(xiàng)性能，即減少了淬火、回火的復(fù)雜操作步驟同時(shí)也保證了所制備的鋼瓶的優(yōu)良性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面用具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】并不限于下列實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1
該實(shí)施例所用雙相不銹鋼為2205 (購自無錫達(dá)邦合金管道配件有限公司)。
[0019]用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氧氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取直徑為159_、壁厚度為5_的雙相不銹鋼鋼管，切割為長度為800_的短管，并進(jìn)行機(jī)械拋光；
(2)對(duì)步驟(1)機(jī)械拋光之后的鋼管進(jìn)行加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔的處理，得到鋼瓶瓶體；
(3)對(duì)步驟(2)鉆孔后的鋼瓶瓶體進(jìn)行固溶熱處理；
(4)對(duì)步驟(3)處理之后的鋼瓶肩內(nèi)面進(jìn)行加工使之平滑，螺紋加工，瓶內(nèi)沖洗，得到高壓氣鋼瓶。
[0020]其中步驟(2)所述的加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔操作步驟如下:
將拋光處理之后的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯的一端置于加熱爐中，加熱長度為從端口開始長度250mm處，加熱溫度為1150°C，加熱時(shí)間為lOmin ;將加熱后的毛坯立即用滾輪式旋壓機(jī)進(jìn)行旋壓收底，滾輪式旋壓機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為600r/s，模具旋轉(zhuǎn)中心線與毛坯旋轉(zhuǎn)中心線間呈100°，模具沿模具旋轉(zhuǎn)中心線旋轉(zhuǎn)100°。一次完成收底，旋壓收底所用時(shí)間為80s，收底時(shí)的起始溫度為1100~ 1200°C，旋壓過程中用天然氣噴嘴進(jìn)行補(bǔ)熱，以平衡該過程中降低的溫度；旋壓完成后空冷成型，然后銑瓶底、修切；重復(fù)以上步驟，對(duì)毛坯的另一端進(jìn)彳丁加熱收口，收口完成后冷卻至室溫，進(jìn)彳丁瓶口鉆孔。
[0021]步驟(3)所述鉆孔之后的鋼瓶進(jìn)行固熱熔處理是在固溶爐中進(jìn)行，在固溶爐中加熱3小時(shí)、由室溫升溫至1050~1100°C，然后保溫30~40min，30~40min后立即進(jìn)行快速水冷卻。
[0022]在加熱收底及加熱收口過程中，所述的收底長度為150mm，收口所得瓶口的長度是24~26mm、瓶口的直徑為 Φ46~48ι?πι。
該實(shí)施例制備的雙相不銹鋼無縫高壓氣鋼瓶的容積是10L、使用溫度是-20~60°C、設(shè)計(jì)的壓力是15Mpa。
[0023]該實(shí)施例制備的雙相不銹鋼高壓氣鋼瓶的性能指標(biāo)如下:屈服強(qiáng)度為610 N/mm2，抗拉強(qiáng)度為820 N/mm2,斷后伸長率為28%。
[0024]實(shí)施例2
該實(shí)施例所用雙相不銹鋼為2205 (購自無錫達(dá)邦合金管道配件有限公司)。
[0025]用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取直徑為232_、壁厚度為6_的雙相不銹鋼鋼管，切割為長度為1800_的短管，并進(jìn)行機(jī)械拋光；
(2)對(duì)步驟(1)拋光之后的鋼管進(jìn)行加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔處理，得到鋼瓶瓶體；
(3)對(duì)步驟(2)鉆孔后的鋼瓶瓶體進(jìn)行固溶熱處理；
(4)對(duì)步驟(3)處理之后的鋼瓶肩內(nèi)面進(jìn)行加工使之平滑，螺紋加工，瓶內(nèi)沖洗，得到高壓氣鋼瓶。