Каковы основные технологические схемы производства бесшовных труб из ферритной нержавеющей стали и сварных труб из ферритной нержавеющей стали?

Ферритные трубы из нержавеющей стали широко используются в автомобильных выхлопных системах, теплообменниках и бытовой технике благодаря своей превосходной стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC), низкому коэффициенту теплового расширения и ценовым преимуществам. Их производственные процессы в основном подразделяются на бесшовные и сварные трубы. Эти процессы существенно различаются, но оба имеют решающее значение для механических свойств и коррозионной стойкости конечного продукта.

Процесс производства бесшовных ферритных труб из нержавеющей стали

Ключом к производству бесшовных труб является достижение высокой однородности структуры и свойств материала по всей стенке трубы за счет горячей прошивки и прецизионной холодной обработки, что позволяет избежать появления каких-либо дефектов сварки.

1. Подготовка и пирсинг

Выбор сырья: используются круглые заготовки из ферритной нержавеющей стали высокой чистоты. Поскольку ферритные марки (такие как 430, 439 и 444) обычно имеют более низкую пластичность, чем аустенитные стали, металлургическое качество заготовок чрезвычайно высокое при строгом контроле включений и сегрегации.

Нагрев: Заготовка нагревается до температуры прожига. Точный контроль температуры обеспечивает пластичность, избегая при этом укрупнения зерен или окисления поверхности.

Прошивка: прошивной станок используется для пробивки твердой стальной заготовки в полую оболочку. Это наиболее ответственный этап в производстве бесшовных труб, поскольку качество прошивки напрямую определяет сложность последующих процессов и качество внутренней и внешней поверхности трубы.

2. Прокатка и рисование

Горячая прокатка/экструзия: оболочка затем поступает на трубный стан (например, пилджер-стан) для дальнейшей горячей прокатки с целью уменьшения наружного диаметра и толщины стенки, одновременно улучшая качество внутренней и внешней поверхности и точность размеров, в результате чего получается шероховатая труба. Для некоторых высоколегированных марок можно использовать экструзию.

Подготовка к холодной обработке: необработанную трубу травят для удаления оксидной окалины и подготовки к холодной обработке.

Холодная обработка: это ключевой шаг в создании высокоточных бесшовных труб. В первую очередь это включает в себя холодную прокатку и холодное волочение. Холодная вытяжка протягивает трубу через матрицу, уменьшая ее размеры и улучшая качество поверхности. Холодная обработка значительно увеличивает прочность трубы, но также вызывает наклеп и уменьшает удлинение.

3. Термическая обработка и отделка.

Отжиг: После холодной обработки труба должна пройти отжиг на раствор (или промежуточный отжиг) для устранения наклепа и остаточных напряжений, восстановления пластичности ферритной нержавеющей стали и оптимизации ее коррозионной стойкости. Температура отжига и время выдержки существенно влияют на размер зерна ферритных трубок.

Выпрямление: устраняет изгибы, возникшие во время термообработки.

Обработка и контроль: сюда входят резка, снятие фаски, травление, полировка и, что особенно важно, неразрушающий контроль (NDT), такой как вихретоковый контроль и ультразвуковой контроль, чтобы убедиться, что труба не имеет внутренних дефектов, таких как трещины или прослойки.

Процесс производства сварных ферритных труб из нержавеющей стали

Производство сварных труб основано на использовании полосы (рулона), что обеспечивает высокую эффективность производства и точность размеров. Однако металлографическая структура в зоне сварного шва должна соответствовать структуре основного материала и избегать межкристаллитной коррозии.

1. Подготовка и формование

Подготовка сырья: используется готовый холоднокатаный рулон из ферритной нержавеющей стали (холоднокатаный рулон) или горячекатаный рулон. Качество кромки и допуск на толщину полосы имеют решающее значение, напрямую влияя на стабильность последующей сварки.

Резка: рулон разрезается продольно на полосы определенной ширины, точно соответствующей окружности желаемой трубы.

Непрерывное формование: полоса проходит через ряд роликов, постепенно сгибая ее в открытую круглую трубку, известную как трубная заготовка. Этот процесс должен быть равномерным и непрерывным, чтобы предотвратить концентрацию напряжений.

2. Сварка

Высокочастотная индукционная сварка (HFIW) или плазменно-дуговая сварка (PAW): это наиболее часто используемый метод сварки труб из ферритной нержавеющей стали.

HFIW использует высокочастотный электрический ток для генерации тепла, сплавляя края заготовки трубы. Поскольку ферритные марки нержавеющей стали (особенно стабилизированные) обычно обладают превосходной свариваемостью, HFIW позволяет добиться быстрой и высококачественной автогенной сварки (без добавления присадочного металла).

Ключом к процессу сварки является точный контроль подвода тепла и экструзии, чтобы обеспечить измельчение зерна в зоне сварного шва, предотвратить образование хрупких фаз, таких как мартенсит, и минимизировать окисление сварного шва.

Обрезка валиков: после сварки выступающие сварные швы внутри и снаружи сварного шва должны быть немедленно удалены, чтобы соответствовать требованиям к размерам и устойчивости к жидкости.

3. Определение размеров и отделка

Яркий отжиг в линии: для ферритной нержавеющей стали непрерывный яркий отжиг в линии обычно выполняется сразу после сварки. Термическая обработка в защитной атмосфере (например, водородной или азотно-водородной смеси) направлена ​​на восстановление микроструктуры сварного шва и зоны его термического влияния (ЗТВ), устранение остаточных напряжений, сохранение чистоты поверхности трубы, исключающее необходимость дальнейшего травления.

Калибровка и выпрямление: После отжига труба проходит через калибровочный стан для окончательной калибровки и коррекции округлости, после чего следует выпрямление.

Вихретоковое испытание: Вихретоковое испытание области сварного шва является ключевым этапом контроля качества, гарантирующим отсутствие в сварном шве таких дефектов, как неполное проплавление, пористость и трещины.