CN109759478A

CN109759478A - 一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法

Info

Publication number: CN109759478A
Application number: CN201910057438.6A
Authority: CN
Inventors: 陈俊德; 桑伟; 陈冬; 王洪海; 王本军; 陈星星; 朱明�; 姚光顺
Original assignee: DEXIN STEEL PIPE (CHINA) Co Ltd
Current assignee: DEXIN STEEL PIPE (CHINA) Co Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN109759478B

Abstract

本发明提供了一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，包括使用820斜轧机组穿孔后轧制荒管，利用液压式矫直机和六辊矫直机进行两步矫直和整圆，使用精密冷拔机组进行第一道冷拔，进行100％的自动超声波测厚，根据每一只毛管的平均壁厚和最小壁厚选择第二道冷拔所使用的内模芯棒，然后进行第二道冷拔。上述大容积气瓶用无缝钢管的制造方法不仅工艺流程简单、生产效率高并且无环境污染，而且由该方法制造的大容积气瓶用无缝钢管尺寸范围宽，几何精度高，内外表面质量好，并且成品的实际重量超出理论重量的幅度不超过7.0％。

Description

一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法

技术领域

本发明属于大口径无缝钢管的制造技术，尤其涉及一种直径为559mm～850mm的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法。

背景技术

目前常用的大容积气瓶有559mm、610mm、660mm、711mm～720mm、850mm等几个直径系列，最大长度13m，单体水容积1000～4200L。大容积气瓶由大口径无缝钢管通过两端热旋压收口制成。直径为559mm～720mm的大容积气瓶主要用于组装成长管拖车，用于压缩天然气、氢气等高压气体的运输；直径为850mm的大容积气瓶单体通常固定在托架上，然后装在卡车上用于高纯电子气的运输。国内对满载后的大容积和卡车的总重限制在40吨以内。为了提高容重比和运输效率，大容积气瓶制造单位对所用无缝钢管的壁厚精度和重量提出了严苛的要求，希望既能够保证大容积气瓶的最小设计壁厚，又能够使无缝钢管的实际重量超出理论重量(按无缝钢管最小设计壁厚计算的重量)的幅度不超过7.5％。热轧工艺制造的大口径无缝钢管的壁厚公差一般在0～25％，实际重量较理论重量多出12.5％左右。顶管拔伸机组和挤压机组的制造的大口径无缝钢管的壁厚公差一般在0～30％，实际重量较理论重量多出15％左右。并且这几种工艺制造的无缝钢管的壁厚较大，远远超出了大容积气瓶的平均壁厚。

公开号为CN102330030B的中国专利公开了一种直径559～711mm车载高压气瓶用无缝钢管及生产方法，其尝试了对连轧荒管进行斜轧旋扩的制造工艺，公开号为CN101444792B的中国专利公开了一种大直径高压气瓶用无缝钢管的生产方法，其试验了对连轧荒管进行多道次拉拔式热扩径的工艺，公开号为CN102039313B的中国专利公开了一种大口径气瓶用无缝钢管的生产方法，其采用了对连轧荒管进行顶推式热扩径的工艺。但是上述热扩工艺通常会增大热轧荒管的尺寸公差，远远不能满足当前大容积气瓶用无缝钢管对尺寸精度和重量的要求，这些工艺已经不再用于大容积气瓶用无缝钢管的最终生产阶段。

公开号为CN102303065B的中国专利公开为一种车载大口径高压气瓶用无缝钢管的制造方法，其将连轧机组轧制的荒管送入顶推式扩径机组进行热扩径，然后经过两道冷拔后制成直径为559mm的大容积气瓶用无缝钢管，长度为11m～12.5m，壁厚公差为0～22.5％，成品的实际重量超出理论重量的幅度不超过11.25％。公开号为CN102294379B的中国专利公开了一种大口径高压气瓶用无缝钢管的制造方法，其采用顶推式扩径机组对周期式轧管机组轧制的荒管进行热扩径，然后经过两道冷拔后制成直径为559mm的大容积气瓶用无缝钢管，长度为11～12.5m，壁厚公差为0～22.5％，成品的实际重量超出理论重量的幅度不超过11.25％。这两种方法的工艺流程较长，所用的顶推式热扩工序生产效率较低；在冷拔之前没有对母管进行矫直和整圆，母管的直线度和椭圆度较大，进行第二道冷拔时没有根据母管的实际壁厚对内模芯棒进行调整，影响了冷拔后成品钢管的尺寸精度；并且这两种方法均采用酸洗工艺去除氧化皮，对环境造成较大的污染。以上这几种制造方法所能达到的产品壁厚精度和壁厚不均匀度已经不能满足大容积气瓶用户对重量日益苛刻的要求，直径和长度也无法达到水容积2500L以上的大容积气瓶用无缝钢管的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，以解决现有技术中气瓶用无缝钢管的制造方法存在产品壁厚精度低、壁厚不均匀、尺寸规格小、尺寸范围窄和污染环境的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其包括以下步骤：

1)利用820二辊斜轧穿孔机对加热后的连铸坯进行穿孔，利用820二辊精密斜轧机进行轧管，获得径厚比达到28的大口径薄壁荒管；热轧后的荒管外径为560mm～860mm，厚度为20mm～40mm，外径偏差±1％，壁厚偏差0～25％，壁厚不均匀度小于20％；

2)对荒管进行退火处理，热处理后钢管硬度为158HB～175HB；

3)使用液压式矫直机和六辊矫直机对荒管进行两步矫直和整圆，液压式矫直机主要用来降低荒管的弯曲度，六辊矫直机主要用来降低荒管的椭圆度，矫直后，使荒管的直线度小于1.2mm/m，椭圆度小于1.2％；

4)对荒管进行内外表面喷砂和内外表面局部修磨，确保钢管内外表面没有氧化皮、裂纹、折叠、翘皮、划道、孔洞、凹凸等缺陷，利用吸尘设备收集喷砂过程中产生的灰尘，避免对作业场所造成污染；

5)将荒管浸于磷化液中，使荒管内外表面形成一层磷化膜；

6)将磷化后的荒管在清水中洗净后浸入皂化液中，使荒管内外表面吸附一层均匀的皂化液，从而起到润滑作用；

7)使用大吨位的液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的荒管进行第一道减径减厚冷拔，壁厚减薄量占总壁厚减薄量的50％～55％，拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

8)对第一道冷拔后的毛管进行矫直、内外表面喷砂和局部修磨；

9)使用全自动超声波壁厚检测设备对喷砂后的毛管进行100％的自动超声波测厚，根据每一只毛管的平均壁厚和最小壁厚选择第二道冷拔所使用的内模芯棒；

10)对毛管进行磷化和皂化，使用大吨位液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的毛管进行第二道等径均整冷拔，壁厚减薄量占总壁厚减薄量的45％～50％，拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

11)用全自动超声波涡流联合自动检测设备对钢管全长进行100％的超声波检测、涡流检测和自动测厚。

特别地，所述步骤1)中采用直径为500mm或600mm的连铸坯在环形加热炉中加热到1250℃～1280℃，连铸坯的出炉温度为1250℃，用820二辊斜轧穿孔机对加热后的连铸坯进行穿孔，穿孔后的外径为540mm～840mm。

特别地，所述步骤2)中热处理加热温度为730℃～760℃，保温90min～100min，随炉冷却到450℃～480℃后出炉空冷。

特别地，所述步骤5)中具体的磷化工艺为：将荒管浸于65℃～70℃的磷化液中80min～90min，磷化液的控制指标为：游离酸1.0(d)，总酸32.5(d)。

特别地，所述步骤6)中具体的皂化工艺为：将经磷化后的荒管在清水中洗净后浸入70℃～75℃的皂化液中80min，皂化液的控制指标为：脂肪酸8.0(ND)。

特别地，所述步骤7)中采用1600t液压式精密冷拔机组，冷拔速度为0.8～1.2m/min，壁厚减薄量为3.0mm～5.0mm。

特别地，所述步骤10)中采用1600t液压式精密冷拔机组，冷拔速度为0.8～1.0m/min，壁厚减薄量为1.5mm～4.5mm。

特别地，所述步骤11)中超声波检测的验收等级为NB/T47013.3-2015规定的1级，涡流检测的验收等级为GB/T 7735-2004规定的B级，钢管壁厚不允许小于最小设计壁厚。

上述大容积气瓶用无缝钢管的制造方法制造的无缝钢管可达到以下指标：外径559mm～850mm，壁厚14mm～30mm，最大长度14m；外径公差±0.75％，壁厚公差0～15％，直线度小于1.5mm/m，椭圆度小于平均直径的1.0％；钢管内外表面粗糙度小于10μm；钢管成品的实际重量超出理论重量的幅度不超过7.0％。

本发明的有益效果为，与现有技术相比所述大容积气瓶用无缝钢管的制造方法具有以下优点：

1)制造的无缝钢管尺寸范围宽，直径559mm～850mm，壁厚14mm～30mm，最大长度14mm，为制造具有更大单体水容积的大容积无缝气瓶创造了条件；

2)无缝钢管的几何精度高，外径公差±0.75％，壁厚公差0～15％，直线度小于1.5mm/m，椭圆度小于1.0％；内外表面质量好，钢管内外表面粗糙度小于10μm；并且成品的实际重量超出理论重量的幅度不超过7.0％，可使大容积气瓶的单体重量降低4.5％，可提高运输效率，并降低运输成本；

3)工艺路线短，生产效率高，成品管的产出率是热轧+热扩+冷拔工艺的3倍；

4)采用内外表面喷砂代替酸洗的方法去除钢管表面的氧化皮，减少了对环境的污染；

5)第二道冷拔之前对钢管进行100％的自动超声波测厚，根据每一只钢管的平均壁厚和壁厚最小值选择第二道冷拔所使用的内模芯棒，提高了制造精度和产品的合格率。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例一：本实施例中，产品规格为：715x21.5x12300mm的无缝钢管，钢管的材质为4130X，技术要求见下表：

具体实施步骤如下：

步骤a：直径为600mm、长度为2500mm的连铸坯在环形加热炉中加热到1250℃～1280℃，连铸坯的出炉温度为1250℃；

步骤b：用820二辊斜轧穿孔机对加热后的连铸坯进行穿孔。穿孔后的外径为710mm，厚度为50mm；

步骤c：用820二辊精密斜轧机进行轧管，热轧后的荒管外径为725mm，厚度为28mm，外径偏差±1％，壁厚偏差0～25％，壁厚不均匀度小于20％；

步骤d：对荒管进行退火处理，热处理加热温度为745±5℃，保温90min，随炉冷却到465℃后出炉空冷，热处理后钢管的硬度为158～175HB；

步骤e：使用液压式矫直机和六辊矫直机对荒管进行两步矫直和整圆，使荒管的直线度小于1.2mm/m，椭圆度小于1.2％；

步骤f：对荒管进行内外表面喷砂和内外表面局部修磨，确保钢管内外表面没有氧化皮、裂纹、折叠、翘皮、划道、孔洞、凹凸等缺陷；

步骤g：将钢管浸于65℃～70℃的磷化液中85min，使钢管内外表面形成一层磷化膜。磷化液的控制指标为：游离酸1.0(d)，总酸32.5(d)；

步骤h：将磷化后的钢管在清水中洗净后浸入70℃～75℃的皂化液中80min，使钢管内外表面吸附一层均匀的皂化液，从而起到润滑作用。皂化液的控制指标为：脂肪酸8.0(ND)；

步骤i：使用1600t液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的钢管进行第一道冷拔，内模芯棒直径为664mm，外模直径715mm，冷拔速度为0.8～0.9m/min，壁厚减薄量为3.0～4.5mm。拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

步骤j：对第一道冷拔后的钢管进行矫直、内外表面喷砂和局部修磨；

步骤k：使用全自动超声波壁厚检测设备对喷砂后的钢管进行100％的自动超声波测厚，根据每一只钢管的平均壁厚和最小壁厚选择第二道冷拔所使用的内模芯棒。内模芯棒有11个系列，其直径如下表所示，根据下表中平均壁厚和最小壁厚对应的芯棒直径的较小值选配适当的内模芯棒。

步骤l：对钢管进行磷化和皂化，使用1600t液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的钢管第二道冷拔。外模直径715mm，冷拔速度为0.9～1.0m/min，保证最小壁厚不小于21.6mm。拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

步骤m：对钢管进行矫直和外喷砂，然后使用全自动超声波涡流联合自动检测设备对钢管全长进行100％的超声波检测、涡流检测和自动测厚，超声波检测的验收等级为NB/T47013.3-2015规定的1级，涡流检测的验收等级为GB/T 7735-2004规定的B级，钢管壁厚不允许小于最小设计壁厚；

步骤n：对钢管进行尺寸检验和外观检验、小样热处理、喷标、包装入库。

步骤o：任意抽取两只成品钢管，测量得到的几何尺寸和重量如下表所示：

成品均满足最小设计壁厚、壁厚偏差、直径偏差、直线度和椭圆度的要求，并且实际重量不超过理论重量的5.6％和6.3％，满足技术协议的要求。

实施例二：本实施例中，产品规格为：850x23.3x10000mm的无缝钢管，钢管的材质为4130X，协议技术要求见下表：

具体实施步骤如下：

步骤a：直径为600mm、长度为2520mm的连铸坯在环形加热炉中加热到1250℃～1280℃，连铸坯的出炉温度为1250℃；

步骤b：用820二辊斜轧穿孔机对加热后的连铸坯进行穿孔。穿孔后的外径为840mm，厚度为60mm；

步骤c：用820二辊精密斜轧机进行轧管，热轧后的荒管外径为860mm，厚度为30mm，外径偏差±1％，壁厚偏差0～25％，壁厚不均匀度小于20％；

步骤d：对荒管进行退火处理，热处理加热温度为745±5℃，保温95min，随炉冷却到465℃后出炉空冷，热处理后钢管的硬度为158～175HB；

步骤g：将钢管浸于65℃～70℃的磷化液中90min，使钢管内外表面形成一层磷化膜。磷化液的控制指标为：游离酸1.0(d)，总酸32.5(d)；

步骤i：使用1600t液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的钢管进行第一道冷拔，内模芯棒直径为795mm，外模直径850mm，冷拔速度为0.8～0.85m/min，壁厚减薄量为3.5～5.0mm。拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

步骤k：使用全自动超声波壁厚检测设备对喷砂后的钢管进行100％的自动超声波测厚，根据每一只钢管的平均壁厚和最小壁厚选择第二道冷拔所使用的内模芯棒。内模芯棒有11个系列，其直径如下表所示，根据下表中平均壁厚和最小壁厚对应的芯棒直径的较小值选配适当的内模芯棒；

步骤l：对钢管进行磷化和皂化，使用1600t液压式精密冷拔机组对磷化和皂化后的钢管第二道冷拔。外模直径850mm，冷拔速度为0.8～0.85m/min，保证最小壁厚不小于23.4mm。拔制时内、外模中心应与连杆中心保持一致，避免产生弯曲或壁厚不均；

步骤m：对钢管进行矫直和外喷砂，然后使用全自动超声波涡流联合自动检测设备对钢管全长进行100％的超声波检测、涡流检测和自动测厚，超声波检测的验收等级为NB/T47013.3-2015规定的1级，涡流检测的验收等级为GB/T7735-2004规定的B级，钢管壁厚不允许小于最小设计壁厚；

步骤n：对钢管进行尺寸和外观检验、小样热处理、喷标、包装入库；

成品均满足最小设计壁厚、壁厚偏差、直径偏差、直线度和椭圆度的要求，并且实际重量不超过理论重量的6.5％和6.7％，满足技术协议的要求。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2)对荒管进行退火处理，热处理后钢管硬度为158HB～175HB；

4)对荒管进行内外表面喷砂和内外表面局部修磨；

5)将荒管浸于磷化液中，使荒管内外表面形成一层磷化膜；

6)将磷化后的荒管在清水中洗净后浸入皂化液中，使荒管内外表面吸附一层均匀的皂化液；

2.如权利要求1所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤1)中采用直径为500mm或600mm的连铸坯在环形加热炉中加热到1250℃～1280℃，连铸坯的出炉温度为1250℃，用820二辊斜轧穿孔机对加热后的连铸坯进行穿孔，穿孔后的外径为540mm～840mm。

3.如权利要求1或2所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤2)中热处理加热温度为730℃～760℃，保温90min～100min，随炉冷却到450℃～480℃后出炉空冷。

4.如权利要求1所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤5)中具体的磷化工艺为：将荒管浸于65℃～70℃的磷化液中80min～90min，磷化液的控制指标为：游离酸1.0(d)，总酸32.5(d)。

5.如权利要求1所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤6)中具体的皂化工艺为：将经磷化后的荒管在清水中洗净后浸入70℃～75℃的皂化液中80min，皂化液的控制指标为：脂肪酸8.0(ND)。

6.如权利要求3所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤7)中采用1600t液压式精密冷拔机组，冷拔速度为0.8～1.2m/min，壁厚减薄量为3.0mm～5.0mm。

7.如权利要求6所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤10)中采用1600t液压式精密冷拔机组，冷拔速度为0.8～1.0m/min，壁厚减薄量为1.5mm～4.5mm。

8.如权利要求1所述的大容积气瓶用无缝钢管的制造方法，其特征在于，所述步骤11)中超声波检测的验收等级为NB/T47013.3-2015规定的1级，涡流检测的验收等级为GB/T7735-2004规定的B级，钢管壁厚不允许小于最小设计壁厚。