CN112108532A - 高压油管用钢管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压油管用钢管的生产工艺,包括:原材料检验→酸洗→修磨→涂油→冷轧→清洗→光亮热处理→矫直→切头尾→珩磨→浸油→拉拔→成品热处理→矫直→切头→检验→包装入库。本发明生产的发动机高压油管,其内孔可以达到P级的水平,即在放大200倍下,每根管子横截面上深度超过0.01‑0.02mm(最大)的缺陷在5个以下。
Description
技术领域
本发明涉及发动机高压油管,尤其是涉及一种高压油管用钢管的生产工艺。
背景技术
对于柴油发动机,每个缸对应一根高压油管。随着排放标准升级,燃油***从机械泵到电控单体泵甚至到高压共轨***,喷射压力攀升至1600bar至1800bar,甚至达到2200bar。随着喷射压力的提高,对于高压油管材料选择和处理方法有新的要求。
现根据标准ISO8535-1:2016压燃式发动机高压油管用钢管第一部分单壁冷拉无缝钢管技术条件的规定,从尺寸公差、材料工艺方面对钢管做出了规定要求和分级。尤其是对基本内腔表面质量根据缺陷深度做出来S、R、Q、P、O五个等级的规定。疲劳断裂是高压油管的主要失效机制,钢管内表面的微缺陷在柴油机高压高频工作时可能产生扩展。因此控制内腔工作质量是提高柴油机用高压油管公工作压力的核心工艺。
目前国内外对高压油管材料的研发大都从材料设计、冶炼控制、油管制管过程中热处理控制等方面阐述。但是对油管的制管过程中,对于高压油管的核心质量参数,内壁裂纹的减少和消除的工艺方法未有深入研究。
发明内容
本发明为了克服上述的不足,提供了一种能够对发动机高压油管制造过程中内部裂纹控制的高压油管用钢管的生产工艺,包括以下步骤:
a、原料检验;
b、在25-50℃、浓度20-30%的盐酸溶液中酸洗0.5-1h→高压水冲洗→水溶性防锈剂浸渍后烘干;
c、修磨剥皮,去除表面缺陷后,单边除去0.3-1mm,在拉拔、冷轧油中浸泡2h以上,形成润滑层;
d、冷轧:上轧机前,钢管内孔要先注油,注油时,钢管一端高一端低,从高端注入,从低端流出,并翻转钢管,使钢管内孔四周都上油;轧制第一支钢管时,前卡中用一支相同规格的钢管做引导;轧机启动时,应由慢道快,慢慢加速,严禁高速直接启动;轧制时,需掌握轧制速度和管坯的进给量,一般主电机控制在480-520r/min,机架往复50-60次/min,4-6mm/次;
e、使用碱性脱脂剂清洗钢管表面残油→水洗→水溶性防锈剂浸渍后烘干;
f、光亮热处理:使用氮气、氢气气氛保护的光亮炉,进行退火,温度800-900℃,保温时间为30min;
g、矫直→切除头部矫直伤痕及尾部偏心部分→珩磨;
h、对珩磨后的管子使用活性拉拔油进行浸泡,浸泡时间30-60min,温度40℃-70℃;
i、多道次连续拉拔,每道次的延伸量在1.2-1.4,并对各道次的内孔质量进行金相检验,确保中间道次的内孔裂纹在10μm以下;
j、成品热处理;
k、第二次矫直并切除矫直后头部矫印及尾部偏心部分;
l、检验,合格品包装入库。
作为优选,步骤b中高压水的压力大于6个大气压。
作为优选,步骤g和步骤k采用矫直机矫直,且步骤k第二次矫直时采用10辊以上的矫直机,矫直速度控制在5m/s以下。
作为优选,步骤g珩磨时,由珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削,并对内壁保证0.5mm的切削量。
本发明的有益效果是:
本发明通过对高压油管制管过程中各项核心质量参数的改进,使生产的发动机高压油管,其内孔可以达到P级的水平。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是本发明制得的单壁冷拉无缝油管取样在光学显微镜下放大200倍的照片;
图2是本发明制得的单壁冷拉无缝油管取样裂纹在光学显微镜下放大500倍的照片;
图3是未采用本发明处理的同规格高压油管取样裂纹在光学显微镜下放大500倍的照片;
图4是本发明制得的单壁冷拉无缝油管在室温下测定的疲劳曲线。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种高压油管用钢管的生产工艺,包括以下步骤:
a、原料检验:选用优质低合金钢热轧钢管作为原料,对应质保书对钢管进行人工检验和涡流探伤,确保内外表面无明显缺陷。
b、在25-50℃、浓度20-30%的盐酸溶液中酸洗0.5-1h→高压水冲洗,冲洗必须逐支进行,直到内壁无氧化皮、无脏物、无残酸为止,高压水的压力大于6个大气压→水溶性防锈剂浸渍防止钢管生锈,并烘干。
在该步骤b中,当盐酸浓度低于20%时,或钢管、管件表面的氧化皮、脏物酸洗不净时,这时需配置新液;钢管、管件下缸前,应先将溶液搅拌均匀,然后头低尾高倾斜放入缸内浸泡,根据酸液浓度不同,钢管、管件浸泡时间会有所不同,起吊时必须头高尾低吊出,用清水及时冲洗表面的残浮油污等,并检查表面质量,表面应无黑斑点。
c、选用800#砂轮对原料钢管进行修磨剥皮作业,去除表面导板印、翘皮、微裂纹等缺陷,单边除去0.3-1mm。修磨后在拉拔、冷轧油中浸泡2h以上,形成润滑层。
d、冷轧:上轧机前,钢管内孔要先注油,注油时,钢管一端高一端低,从高端注入,从低端流出,并翻转钢管,使钢管内孔四周都上油;轧制第一支钢管时,前卡中用一支相同规格的钢管做引导;轧机启动时,应由慢道快,慢慢加速,严禁高速直接启动;轧制时,需掌握轧制速度和管坯的进给量,一般主电机控制在480-520r/min,机架往复50-60次/min,4-6mm/次。
轧制过程中,随时注意轧出钢管的表面质量,不允许有竹节形、轧毛、轧折和耳子存在。轧制结束,检查表面质量,冷轧后通过金相检验评估内孔缺陷水平。
e、使用碱性脱脂剂清洗钢管表面残油→水洗→水溶性防锈剂浸渍后再烘干。
f、光亮热处理:使用氮气、氢气气氛保护的光亮炉,进行退火,温度800-900℃,保温时间为30min。
g、矫直→切除头部矫直伤痕及尾部偏心部分→由珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复珩磨,使加工面形成交叉螺旋线切削。对内壁保证0.5mm的切削量。矫直过程中,若发现矫直辊的辊面起毛、损坏、粘铁等情况,应及时用砂纸或砂轮磨光,若缺陷严重而影响矫直质量时,则应及时换辊。
h、对珩磨后的管子使用活性拉拔油进行浸泡,浸泡时间30-60min,温度40℃-70℃。
i、多道次连续拉拔,每道次的延伸量在1.2-1.4,并对各道次的内孔质量进行金相检验,确保中间道次的内孔裂纹在10μm以下。
j、成品热处理:该处理过程根据标准规定或客户要求的成品热处理状态来确定,一般有:正火处理、去应力退火、调质处理。
k、第二次矫直并切除矫直后头部矫印及尾部偏心部分,矫直时采用10辊以上的矫直机,矫直速度控制在5m/s以下。
l、检验,合格品包装入库。
对本发明生产的用于某单体泵柴油喷射***,规格尺寸为:外径6.35mm,内径3mm的单壁冷拉无缝油管进行检验。
检验包括:
①对成品的内腔取样进行金相检验,如图1和图2所示,内腔表面质量可达到P级,即,放大两百倍下,深度超过0.01-0.02mm(最大)的缺陷在五个以下,符合ISO8535-1:2016对内腔质量的要求,如图2所示,一个内孔缺陷仅为8.65μm;而未采用本发明处理的同规格钢管,取样进行金相检验,如图3所示,内孔缺陷为81.47μm。
②对内外径尺寸进行测量:保证+/-0.05mm范围内,目视检查无明显表面缺陷。
③采用涡流探伤进行检测:成品油管无0.01mm以上缺陷。
④力学性能试验:成品的内腔取六个点位对机械性能进行试验,经拉力试验,六个点位的机械性能如下表1,符合ISO8535-1:2016的要求。
表1:
⑤疲劳试验,采用单点疲劳试验法,在室温下测定疲劳曲线如图4,经数据分析此钢管可承受的最大工作压力为2200bar以上。
综上所述,一方面,我公司的材料的机械强度和韧性均达到很高水平;另一方面,通过减少缺陷源,杜绝了疲劳缺陷的快速扩展,即减少内腔裂纹等缺陷来提高工作压力水平。通过我公司发明的生产工艺,可以将高压油管的工作压力水平提高到2200bar以上。
上述依据本发明为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种高压油管用钢管的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:
a、原料检验;
b、在25-50℃、浓度20-30%的盐酸溶液中酸洗0.5-1h,经高压水冲洗后在水溶性防锈剂浸渍,再烘干;
c、修磨剥皮,去除表面缺陷后,在拉拔、冷轧油中浸泡2h以上,形成润滑层;
d、冷轧:上轧机前,钢管内孔要先注油,冷轧时主电机控制在480-520r/min,机架往复50-60次/min,4-6mm/次;
e、使用碱性脱脂剂清洗钢管,经水洗后在,水溶性防锈剂浸渍,再烘干;
f、光亮热处理:使用氮气、氢气气氛保护的光亮炉,进行退火,温度800-900℃,保温时间为30min;
g、矫直后切除头部矫直伤痕及尾部偏心部分,再进行珩磨;
h、对珩磨后的管子使用活性拉拔油进行浸泡,浸泡时间30-60min,温度40℃-70℃;
i、多道次连续拉拔,每道次的延伸量在1.2-1.4;
j、成品热处理;
k、第二次矫直并切除矫直后头部矫印及尾部偏心部分;
l、检验,合格品包装入库。
2.根据权利要求1所述的高压油管用钢管的生产工艺,其特征在于,步骤b中高压水的压力大于6个大气压。
3.根据权利要求1所述的高压油管用钢管的生产工艺,其特征在于,步骤g和步骤k采用矫直机矫直,且步骤k第二次矫直时采用10辊以上的矫直机,矫直速度控制在5m/s以下。
4.根据权利要求1所述的高压油管用钢管的生产工艺,其特征在于,步骤g珩磨时,由珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动,使加工面形成交叉螺旋线切削,并对内壁保证0.5mm的切削量。
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