一种高强度无缝钢管的施工工艺及其产品与应用的制作方法

本发明涉及一种无缝钢管的施工工艺，特别涉及一种高强度无缝钢管的施工工艺及其产品与应用。

背景技术：

无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等，与实心钢材相比，在抗弯抗扭且结构强度相同时，无缝钢管质量更轻，是一种经济截面钢材；因此可被广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等，这种替换式的改进方法没有影响到结构强度，且可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时的优异效果。

如授权公告号为“cn103320711b”的中国专利所公开的一种无缝钢管及其制造方法，上述专利所公开的无缝钢管的制造方法，是利用热轧工艺生产制造的无缝钢管；热轧过程中，轧件的温度高，因此变形抗力小，可以实现大的变形量。

由这种热轧工艺制备得到的无缝钢管的抗拉强度大约在640mpa，延伸率大约在4％；除此之外，还可利用冷轧工艺制备无缝钢管，冷拔工艺制备得到的无缝钢管具有更好的化学、物理性质。

在此我们提供一种抗拉强度大于800mpa且延伸率大于7％的高强度无缝钢管。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高强度无缝钢管的施工工艺，可提高无缝钢管的结构强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强度无缝钢管的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：管坯验收；

步骤2：下料并加热：将步骤1中验收合格的管坯热穿孔后带锯下料，穿孔加热炉加热，控制加热温度为(1230±20)℃；

步骤3：毛管回火，控制毛管回火时间为100-120min，温度为(720±20)℃；

步骤4：利用浓度为10％的稀硫酸洗去表面氧化皮；

步骤5：利用磷化液在经过步骤4处理过的钢管表面产生磷化膜，控制此磷化液的温度为(65±5)℃；

步骤6：钢管表面皂化；

步骤7：冷拔；

步骤8：退火热处理；

步骤9：头尾各自切除30mm；

步骤10：稀硫酸洗去钢管表面氧化皮；

步骤11：二辊冷拔；

步骤12：利用脱脂剂脱去钢管表面皂化层；

步骤13：正火热处理；

步骤14：10％稀硫酸浸润，5-10min；

步骤15：磷化；

步骤16：三辊精密冷轧；

步骤17：矫直；

步骤18：按设计图纸示意长度切割；

步骤19：验收。

作为优选，所述步骤5中磷化液包括以下组份，以下组份按重量计：

作为优选，所述步骤5，包括以下步骤：

s51：将钢管放置浸泡在磷化液中，至磷化液表面静止；

s52：溶液表面撒纳米石墨烯粉末和硫酸钠粉末均匀混合后的粉末，静置5-10min；

s53：磷化液分段加热至(65±5)℃；

s54：将钢管从磷化液中取出，干燥至表面无液滴滴下；

s55：磷化液冷却至常温。

作为优选，所述步骤10，包括以下步骤：

s101：将步骤9中处理得到的钢管浸泡在稀硫酸溶液中，润洗5-10min；

s102：清水洗净并晾干至表面没有水痕；

s103：砂纸均匀打磨钢管表面；

s104：再将其浸泡在稀硫酸溶液中，润洗5-10min；

s105：重复以上步骤，直至浸泡在稀硫酸中的钢管表面有气泡产生。

作为优选，所述步骤3中，控制毛管回火时间为120min。

作为优选，所述步骤1中根据yb/t5222、gb/t1591的标准进行验收，所述步骤19中，gb/t3639-2009为最低验收标准。

作为优选，所述步骤14中，正火热处理环境为无氧环境。

本发明的目的是提供一种高强度无缝钢管，具有更好的结构强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：由上述的施工工艺制备而成。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强度无缝钢管在汽车行业中的应用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)原有的生产工艺路线为：管坯验收-下料-加热穿孔-酸洗-磷化-皂化-二辊冷轧-矫直-切割-检验-包装，但是在此方案中，生产工艺路线大致为：管坯验收-下料-加热穿孔-毛管回火-酸洗-磷化-皂化-冷拔-退火热处理-切头尾-酸洗-二辊冷拔-脱脂-正火热处理-酸洗-磷化-三辊精密冷轧-矫直-切割-检验-包装，从而完成高强度无缝钢管的施工工艺；这种改良后的新工艺采用了冷拔、二辊冷拔、三辊冷拔结合的方式进行加工，对材料分别进行了冷拔延伸。轧制延伸，对材料多个方向进行了加工以获得更高的强度，最终采用三辊冷轧的方式成型，具有抗拉强度高、尺寸偏差小、表面光洁度高等优良特性。

(2)无缝钢管在施工之前和施工之后分别利用国标进行验收，从而确保无缝钢管的原材料以及制备完成的无缝钢管均有较好的结构强度。

(3)步骤3中，毛管回火是将经过淬火的工件重新加热到低于临界温度的适当温度，保温一段时间后，在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺，可以减少应力不均引起的缺陷，防止魏氏组织(w)的产生。

(4)步骤5中利用磷化液对钢管进行磷洗，可在钢管表面产生磷化膜，在后期钢管的加工中，能对钢管表面起到一定的保护作用；步骤6中在钢管表面做皂化处理，可减少后期钢管加工过程中受到的阻力。

(5)磷化液在配制过程中，磷酸和磷酸锌作为主要反应物质，硝酸作为辅助物质，当钢管在磷化液中润洗时，磷酸和硝酸在基底金属表面形成一层不容易损坏的磷酸盐膜，既在金属表面形成一层附着度极高的保护膜；磷酸溶于稀释剂中会产生放热的现象，有利于其余物质在溶液中的快速溶解，其次磷酸在稀释剂中以氢离子和磷酸根离子的形式存在，根据化学平衡理论，由于溶液中的磷酸根分子量且饱和，因此一部分的磷酸、磷酸锌以化合物的状态的存在，当一部分的锌离子、磷酸根离子参与反应后，其余的物质再继续参与电离，从而控制溶液的ph值和锌离子的浓度；当溶液中的锌离子一边消耗，硝酸锌中的锌离子电离进入溶液与溶液中游离的磷酸根离子组合成磷酸锌可以继续参与反应，留下未反应的磷酸和硝酸的混合物，可重新向其中投入锌，获得锌盐，除此之外，硝酸还对钢管有钝化的作用，同样能对钢管起到保护作用；加入至其中的消泡剂可避免在磷化的过程中，溶液中产生小气泡并附着在钢管表面，成膜剂可帮助磷化液在钢管表面形成均匀的保护膜；碳化硅具有较高的硬度和结构强度，将尺寸为纳米级的碳化硅加入至磷化液中，碳化硅性质稳定，不与磷化液中的酸、盐等反应，纳米碳化硅均匀的分布在钢管表面形成的磷化薄膜上，可加强钢管表面承受外力的能力。

(6)步骤5中，将钢管浸泡在磷化液中，在磷化液表面上泼洒石墨烯与硫酸钠的混合粉末，硫酸钠可作为一种消泡剂，易溶于在溶液中，因此石墨烯停留在溶液表面，当将钢管从磷化液中抬起时，石墨烯粉末停留在钢管表面，具有较好的强度和韧性，进一步的对钢管起到保护作用；其次石墨烯为层状结构，也可增加钢管表面的润滑度，减小钢管加工受到的阻力。

附图说明

图1是实施例6中整体流程示意图；

图2是实施例6中步骤5流程示意图；

图3是实施例6中步骤10流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1-实施例5如下表所示：

表1：

取干净容器，向其中加入稀释剂，稀释剂选用去离子水，再向其加入磷酸、磷酸锌、硝酸锌、纳米碳化硅后均匀搅拌，直至其全部均匀分散在稀释剂中；之后量取加速剂、成膜剂、氧化剂和消泡剂加入至混合溶液中并均匀搅拌。

实施例6：

一种高强度无缝施工钢管的施工工艺，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：管坯验收，根据yb/t5222、gb/t1591的标准进行验收；

步骤2：下料并加热：将步骤1中验收合格的管坯热穿孔后带锯下料，穿孔加热炉加热，控制加热温度为(1230±20)℃；

步骤3：毛管回火，控制毛管回火时间为100-120min，温度为(720±20)℃，本实施例中控制毛管回火时间为120min；

步骤4：利用浓度为10％的稀硫酸洗去表面氧化皮；

步骤5：磷化，如图2所示；

s51：将实施例4中制备得到的磷化液放置在干净容器中，再将步骤4中清除得到的钢管放置在磷化液中浸泡至磷化液表面静止，从磷化液表面静止后开始计算时间，浸泡2-3min即可，本实施例中浸泡2min；

s52：将纳米石墨烯粉末和硫酸钠粉末以1:3的比例均匀混合后，将混合粉末撒在磷化液表面，每次撒入份数约为磷化液总份数的0.13％份，静置5-10min，本实施例中静置6min；

s53：磷化液加热，本实施例中采用对盛放有磷化液的池子整体加热的方式对磷化液进行分段式加热，即加热使磷化液温度上升5-7℃，静放使磷化液温度下降1-2℃，如此反复多次使磷化液的温度达到(65±5)℃，当磷化液温度达到之后，放置约1min；

s54：将钢管从磷化液中取出，并在常温下干燥至表面无液滴滴下；

s55：将磷化液冷却至常温；

利用实施例4中制备得到的磷化液在经过步骤4处理过的钢管表面产生磷化膜，控制此磷化液的温度为(65±5)℃；

如图1所示。

步骤6：钢管表面皂化，皂化可采用肥皂水或乙酸乙酯；

步骤7：冷拔；

步骤8：退火热处理；

步骤9：头尾各自切除30mm；

步骤10：稀硫酸洗去钢管表面氧化皮，如图3所示；

s101：将步骤9中处理得到的钢管浸泡在稀硫酸溶液中，润洗5-10min，本实施例中润洗6.5min；

s102：将钢管晾晒至表面没有液滴留下，也没有水痕；

s103:利用砂纸对钢管表面进行均匀打磨，砂纸可采用100目、800目或1200目；

s104:将打磨完毕的钢管再次浸泡在稀硫酸溶液中，润洗5-10min，

s105：重复以上步骤，直至浸泡在稀硫酸中的钢管表面有气泡产生。

如图1所示。

步骤11：二辊冷拔；

步骤12：利用脱脂剂脱去钢管表面皂化层；

步骤13：正火热处理，控制此步骤中的周围环境为无氧环境；

步骤14：10％稀硫酸浸润，5-10min；

步骤15：磷化；

步骤16：三辊精密冷轧；

步骤17：矫直；

步骤18：按设计图纸示意长度切割；

步骤19：验收，以gb/t3639-2009为最低验收标准，其余验收以设计图纸要求为准。

实施例7：

将实施例1-实施例5中制备得到的磷化液应用至实施例6中，并对处理得到的高强度无缝钢管做性能检测，并记录在表2；

表2：

*对比例中的无缝钢管是通过现有技术进行处理得到的无缝钢管。

但是根据上表可得结论：经过本方案中所记录的施工方法进行操作加工得到的无缝钢管与现有技术相比，性能上具有显著提高。