王建文，肖長(zhǎng)明

（衡陽鴻大特種鋼管股份有限公司，湖南 衡陽 421001）

目前，生產(chǎn)大直徑薄壁無縫鋼管時(shí)均采用局部中頻感應(yīng)加熱推式擴(kuò)管，為大幅提高鋼管的性能，對(duì)熱擴(kuò)后的鋼管采用調(diào)質(zhì)熱處理是最有效的措施，目前大部分生產(chǎn)的低碳錳鋼和低碳微合金鋼為亞共析鋼，鋼管調(diào)質(zhì)中淬火加熱溫度高（一般860℃以上），保溫時(shí)間較長(zhǎng)，鋼管在爐內(nèi)移動(dòng)和出爐后在輥道傳輸過程中表面容易產(chǎn)生碰撞凹坑和變形，而凹坑無法在后續(xù)矯直時(shí)恢復(fù)，如果采用液壓頂在鋼管內(nèi)壁冷態(tài)頂圓，對(duì)鋼管機(jī)械性能又會(huì)產(chǎn)生影響，從而造成廢品。熱擴(kuò)原料管采用小直徑鋼管，壁厚相對(duì)較厚，調(diào)質(zhì)淬火時(shí)不易產(chǎn)生碰撞凹坑和變形，即使有輕微變形，熱擴(kuò)也可使其表面平整［1-9］。為此，選取具有抗低溫（-100℃）沖擊的含Ni低碳鋼進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)熱擴(kuò)變徑量大小的不同，分別對(duì)Φ406.4 mm×7.92 mm和Φ610 mm×9.53 mm規(guī)格的局部中頻感應(yīng)加熱熱擴(kuò)鋼管進(jìn)行試驗(yàn)。熱軋鋼管的化學(xué)成分見表1。

表1 熱軋鋼管的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

1 試生產(chǎn)過程

1.1 Φ406.4 mm×7.92 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管

熱擴(kuò)原料管規(guī)格為Φ351 mm×8.6 mm，長(zhǎng)約12.5 m，滿足熱處理步進(jìn)爐對(duì)鋼管長(zhǎng)度的要求，鋼管熱擴(kuò)溫度（730±10）℃，速度280 mm/min，考慮到此規(guī)格鋼管在熱處理過程中，高溫加熱時(shí)有可能發(fā)生垮塌現(xiàn)象導(dǎo)致鋼管變形，故先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度（870±10）℃，回火溫度（600±10）℃，調(diào)質(zhì)熱處理后再熱擴(kuò)成Φ406.4 mm×7.92 mm鋼管取樣分析，進(jìn)行熱處理工藝研究。同時(shí)熱軋管直接熱擴(kuò)后經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理，再做取樣分析。Φ406.4 mm×7.92 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管的力學(xué)性能見表2。

1.2 Φ610 mm×9.53 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管

對(duì)Φ351 mm×11.5 mm熱擴(kuò)原料管進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度（870±10）℃，回火溫度（600±10）℃，調(diào)質(zhì)后進(jìn)行熱擴(kuò)，熱擴(kuò)溫度為720～750℃，速度150 mm/min，隨后進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫沖擊值下降很多，且極不穩(wěn)定，同時(shí)屈服強(qiáng)度也下降很多，后來對(duì)熱擴(kuò)后鋼管進(jìn)行調(diào)質(zhì)。Φ610 mm×9.53 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管的力學(xué)性能見表3。

1.3 金相組織

不同狀態(tài)鋼管的金相組織如圖1所示。

表2 Φ406.4 mm×7.92 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管的力學(xué)性能

表3 Φ610 mm×9.53 mm規(guī)格熱擴(kuò)鋼管的力學(xué)性能

圖1 不同狀態(tài)鋼管的金相組織

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）熱軋管調(diào)質(zhì)熱處理后再熱擴(kuò)，對(duì)于熱擴(kuò)變徑量不大的鋼管，如Φ351 mm熱軋管熱擴(kuò)到Φ406.4 mm，因擴(kuò)管速度較快，擴(kuò)管溫度雖然在730℃左右，但加熱變形時(shí)間很短，鋼管由600℃加熱到730℃的時(shí)間不超過80 s，熱擴(kuò)鋼管出感應(yīng)圈后溫度逐漸下降，相當(dāng)于回火后空冷。熱擴(kuò)鋼管的拉伸測(cè)試性能較調(diào)質(zhì)母管有所下降，沖擊功也有小的下降，但與熱擴(kuò)鋼管再調(diào)質(zhì)后的性能差別不大。

（2）對(duì)于一道次熱擴(kuò)的Φ610 mm×9.53 mm鋼管，溫度也控制在730℃左右，因變形量大，擴(kuò)管速度慢，擴(kuò)管芯模變徑區(qū)長(zhǎng)，鋼管加熱變形時(shí)間較長(zhǎng)，鋼管由600℃加熱到730℃的時(shí)間超過300 s，熱擴(kuò)后鋼管的性能變化很大，特別是沖擊功大幅下降，熱擴(kuò)鋼管再經(jīng)調(diào)質(zhì)后的性能與調(diào)質(zhì)前的相比拉伸性能接近，但熱擴(kuò)鋼管再經(jīng)調(diào)質(zhì)后的低溫沖擊性能提高很多。

（3）變徑量很小的熱擴(kuò)鋼管，加熱變形溫度雖然在兩相區(qū)，但由于時(shí)間短，鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)還來不及發(fā)生較大的轉(zhuǎn)變，基本保持原有的金相組織；因此，拉伸性能和沖擊性能雖有所下降，但仍然較高。變徑量大的熱擴(kuò)鋼管，由于擴(kuò)管速度低，加熱變形溫度在兩相區(qū)，但由于時(shí)間長(zhǎng)，鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)變，沖擊性能大幅下降。

（4）對(duì)于Φ406.4 mm×7.92 mm熱擴(kuò)鋼管，其晶粒較熱軋管調(diào)質(zhì)處理后的鋼管相比稍有拉長(zhǎng)變大，但仍然較細(xì)。對(duì)于Φ610 mm×9.53 mm熱擴(kuò)鋼管，其晶粒較熱軋鋼管調(diào)質(zhì)處理后的鋼管明顯變粗大且拉長(zhǎng)，晶粒度大小與熱軋鋼管接近。

（5）兩種規(guī)格的母管調(diào)質(zhì)后，其機(jī)械性能接近，熱擴(kuò)后Φ610 mm×9.53mm的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度下降幅度大，但與其熱軋鋼管熱擴(kuò)后再調(diào)質(zhì)的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相比變化不大，沖擊性能卻大幅提高。熱擴(kuò)后Φ406.4 mm×7.92mm鋼管的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較熱軋鋼管下降幅度小，與其再調(diào)質(zhì)后的鋼管的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相比變化也不大，但沖擊性能卻非常好且保持穩(wěn)定。

（6）對(duì)于 Φ406.4 mm×7.92 mm 和 Φ610 mm×9.53 mm熱擴(kuò)鋼管調(diào)質(zhì)后抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的差異，認(rèn)為調(diào)質(zhì)Φ406.4 mm×7.92 mm鋼管時(shí)出爐后很快進(jìn)行了水淬，而調(diào)質(zhì)Φ610 mm×9.53 mm鋼管時(shí)出爐后行走慢，鋼管溫度下降較大后才水淬。這一因素影響了調(diào)質(zhì)的效果。

3 結(jié) 語

（1）熱軋鋼管直接熱擴(kuò)，其拉伸性能（特別是屈服強(qiáng)度）與其他兩種情況（熱軋管調(diào)質(zhì)后熱擴(kuò)及熱軋管擴(kuò)后調(diào)質(zhì)）相比都偏低，-100℃沖擊功幾乎為0。

（2）采用局部中頻感應(yīng)加熱熱擴(kuò)鋼管試生產(chǎn)的超低溫鋼管，對(duì)于變徑量小的Φ406.4 mm×7.92 mm規(guī)格，在保證鋼管外觀尺寸前提下（擴(kuò)后不再調(diào)質(zhì)處理）獲得了很好的-100℃沖擊性能。

（3）熱擴(kuò)生產(chǎn)其他鋼級(jí)的大直徑薄壁鋼管，特別是熱軋鋼管經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后的高鋼級(jí)大直徑薄壁鋼管，拉伸性能有很大余量，低溫沖擊性能穩(wěn)定良好，并且在對(duì)熱擴(kuò)成品鋼管最終交貨狀態(tài)未有熱處理要求的情況，預(yù)先對(duì)小直徑的熱軋鋼管調(diào)質(zhì)，當(dāng)熱擴(kuò)變徑量?。ㄗ儚奖?.2以內(nèi)）時(shí)，熱擴(kuò)成品鋼管可達(dá)到很好的綜合機(jī)械性能，特別是其低溫沖擊性能仍然可保持較高值。

（4）對(duì)于變徑量大的熱擴(kuò)鋼管，熱擴(kuò)原料管雖調(diào)質(zhì)后性能好，但熱擴(kuò)后鋼管機(jī)械性能下降幅度大，特別是低溫沖擊性能，因此調(diào)質(zhì)不適合變徑量大的鋼管熱擴(kuò)。

（5）針對(duì)其他低碳錳鋼及微合金鋼鋼管，通過調(diào)質(zhì)后，在變徑量不大時(shí)，可直接熱擴(kuò)成大直徑薄壁鋼管。