鋯無(wú)縫管材加工技術(shù)的相關(guān)分析

周鑫

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

鋯無(wú)縫管材加工技術(shù)的相關(guān)分析

周鑫

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展進(jìn)步，在很大程度上推動(dòng)了鋯無(wú)縫管材加工技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，人們也在不斷增強(qiáng)對(duì)其的重視程度。所以，本文主要立足于鋯無(wú)縫管材加工技術(shù)，展開(kāi)了深入的研究與分析。

鋯無(wú)縫管材；加工技術(shù)；生產(chǎn)工藝

1 工業(yè)鋯材概述

通常情況來(lái)講，鋯材自身具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，在處于有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、強(qiáng)堿或者是一些熔融鹽當(dāng)中，均能切實(shí)體現(xiàn)出來(lái)。在將其應(yīng)用在化工領(lǐng)域當(dāng)中，主要是將其用在熱交換器、氣提塔、反應(yīng)器或者是腐蝕介質(zhì)管道等方面上。例如，在進(jìn)行過(guò)氧化氫生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，可以通過(guò)利用鋯制水接管或者利用濃縮管理等。而在進(jìn)行化肥生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，也完全可以使用鋯制尿素減壓閥等。鋯材自身不僅具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，還具有非常良好的焊接性以及加工性。由于鋯材的焊接性能較為良好，所以可以使用多種不同的焊接方式來(lái)進(jìn)行焊接。因此，站在整體的角度上來(lái)看，正是因?yàn)殇啿淖陨頁(yè)碛兄T多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，才能夠被廣泛地加工為不同規(guī)格類(lèi)型的管、板等產(chǎn)品。

2 鋯物縫管材加工的技術(shù)要求

下文將主要以某個(gè)化工項(xiàng)目當(dāng)中的換熱器，所采用的R60702工業(yè)純鋯無(wú)縫管材為具體例子，其規(guī)格為：φ25.4mm×2mm×4500mm，ASMESB523-04《鋯和鋯合金無(wú)縫與焊接管》規(guī)定下的該材料的化學(xué)成本，主要由表1所示。

R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材性能以及檢測(cè)要求具體如下：（1）擴(kuò)口。針對(duì)這點(diǎn)要求，該R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的外徑擴(kuò)口率要大于等于15%，要求外徑擴(kuò)張大于等于29.21mm。（2）力學(xué)性能。對(duì)R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的力學(xué)性能要求上，需要保證抗拉強(qiáng)度大于等于379MPa左右，屈服強(qiáng)度則是為大于等于208MPa，針對(duì)該種管材的伸長(zhǎng)率要求上，則需要在最大限度上確保大于等于16%左右。（3）水壓試驗(yàn)。要求該R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的P等于2St，D則等于16.3MPa，進(jìn)行保壓的時(shí)間，也是需要確保超過(guò)于5s之上。（4）氣壓試驗(yàn)。這點(diǎn)是完全可以代替于水壓試驗(yàn)，要求R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的P值，應(yīng)當(dāng)大于等于1.03MPa，對(duì)其保壓的時(shí)間則是要大于等于5s左右。（5）對(duì)R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和超聲波檢測(cè)。（6）尺寸偏差；確保外徑為φ25.4mm±0.127mm，壁厚為，直度應(yīng)當(dāng)大于等于2.1mm/m。

表1 R60702材料化學(xué)成分

3 生產(chǎn)工藝分析

3.1 生產(chǎn)工藝流程

主要是將該R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材產(chǎn)品，實(shí)際加工過(guò)程中的諸多特點(diǎn)考慮其中，進(jìn)而制定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程：胚料處理—穿孔或是擠壓—酸堿洗—表面處理—軋制—去油—鋸切—退火—表面處理—矯直—定切—成品檢驗(yàn)—包裝—入庫(kù)。

3.2 荒管加工工藝的實(shí)際選擇

從整體角度上看，鋯材荒管的主要生產(chǎn)工藝，可以將其分成熱擠壓或者斜軋穿孔兩種不同的工藝。通常來(lái)講，擠壓荒管的生產(chǎn)方式，是能夠有效的使材料在處于三向壓應(yīng)力所產(chǎn)生的作用之下，逐漸發(fā)生塑性變形。也就是說(shuō)，能夠在某種程度上提升材料自身的變形量。與此同時(shí)，對(duì)一些具有較大壓應(yīng)力的破碎晶粒，進(jìn)行擠壓之后，就能夠在很大程度上幫助其獲得更好的內(nèi)部組織。

在處于較為良好的潤(rùn)滑以及精密的工模具條件之下，擠壓荒管能夠在很大程度上，提升自身的尺寸精準(zhǔn)度。尤其是針對(duì)于一些較長(zhǎng)的荒管來(lái)看，這種方式在其中更占據(jù)著非常重要的地位。但是，目前我國(guó)對(duì)于鋯材的擠壓潤(rùn)滑方式方面，還仍然通過(guò)使用鋼包套的方式，這種潤(rùn)滑方式，會(huì)在一定程度上導(dǎo)致擠壓過(guò)后的鋯材荒管內(nèi)層表面，以及外層表面留有厚厚的銅層。為了能夠最大限度確保后期相關(guān)軋制產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量狀況，需要增強(qiáng)對(duì)及時(shí)銅層去除干凈的重視程度。

對(duì)比于熱擠壓方式，斜軋穿孔具有較好的特點(diǎn)，包括：使用設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率較高、工模具損耗程度較低、成本低、成材率偏高等。此外，這里還需要加強(qiáng)注意的一點(diǎn)是：在使用斜軋穿孔的過(guò)程時(shí)，完全不需要使用任何潤(rùn)滑方式，意味著在后期對(duì)其進(jìn)行處理的過(guò)程當(dāng)中，相對(duì)簡(jiǎn)單一些，能夠在一定程度上減少實(shí)際的生產(chǎn)周期?？傮w來(lái)看，對(duì)于生產(chǎn)規(guī)

模較為單一、批量較小的鋯管材來(lái)講，通過(guò)使用斜軋穿孔的生產(chǎn)方式，要比使用熱擠壓方式更加具有經(jīng)濟(jì)性和高效性。

通過(guò)上文所闡述的內(nèi)容來(lái)看，本文主要是選用斜軋穿孔的生產(chǎn)方式，來(lái)對(duì)荒管進(jìn)行生產(chǎn)，荒管的規(guī)則為：φ78mm×8m。

3.3 軋制工藝的選擇

工業(yè)純鋯R60702無(wú)縫管材來(lái)講，自身具有較為良好的塑性以及加工性。并且伴隨著加工變形率的不斷增加，會(huì)在很大程度上影響其自身的強(qiáng)度，并使其隨之提升。當(dāng)變形率處于20%左右的過(guò)程時(shí)，材料自身有著非常明顯的硬化趨勢(shì)。但是，在對(duì)其進(jìn)行后續(xù)加工的過(guò)程當(dāng)中，一些基本性能始終保持在某種特定的塑性范圍中，這時(shí)該管材的伸長(zhǎng)率則為10%左右。塑性能夠?yàn)樵摬牧显诤罄m(xù)相關(guān)加工的可能性打下良好的基礎(chǔ)保障。依照于一些相關(guān)的信息數(shù)據(jù)顯示分析，純鋯無(wú)縫管材的單道次冷軋斷面的收縮率，則可以高達(dá)近40%～80%之間，伸長(zhǎng)率也能盡可能的實(shí)現(xiàn)25%～60%范圍內(nèi)。

在將本文所提出的R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材，自身所涉及到的主要原料以及成品規(guī)格考慮在其中，通過(guò)使用表2當(dāng)中所闡述的冷軋工藝方式。針對(duì)初軋變形量則通過(guò)使用平均分配變形量的方式來(lái)進(jìn)行，成品軋制則主要利用小變形量方式。其目的是為了能夠在最大限度上，確保后續(xù)進(jìn)行軋制過(guò)程中的較高穩(wěn)定性，以及提升尺寸的精準(zhǔn)度。

表2 冷軋工藝

3.4 熱處理工藝選擇

R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的材質(zhì)，具有一定程度的冷加工硬化趨勢(shì)。需要對(duì)已經(jīng)進(jìn)行冷軋之后的管材進(jìn)行預(yù)熱處理，其目的是便于后續(xù)軋制工藝的展開(kāi)，也是為了能夠盡可能的獲得擁有組織較為均勻、加工性能良好的材料，然后對(duì)制品或者成品管材方面，應(yīng)當(dāng)通過(guò)使用再結(jié)晶的形式對(duì)其進(jìn)行退火。但是因?yàn)樘幱诖髿鉅顟B(tài)之下，在對(duì)管材進(jìn)行退火的過(guò)程當(dāng)中，必定會(huì)使R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材的表面，逐漸形成致密氧化層，這樣就會(huì)在很大程度上提高了后期生產(chǎn)、制作過(guò)程中的難度以及復(fù)雜性。

表3 R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材成品尺寸

表4 R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材工藝性能

3.5 研究分析結(jié)果

在本文所有使用的生產(chǎn)工藝當(dāng)中，獲得該R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材尺寸以及工藝性能可以參考于表3、4。

依照于上文所闡述的內(nèi)容來(lái)看，本文在進(jìn)行R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)使用真空退火爐，能夠在很大程度上避免后續(xù)出現(xiàn)一些不必要的氧化皮，盡可能降低各種不同種類(lèi)下的熱處理所產(chǎn)生的缺陷問(wèn)題，進(jìn)而最終有效提升該產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量水平。在針對(duì)于規(guī)格為φ25.4mm×2m下的R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材來(lái)講，在合理的通過(guò)使用熱處理的加工技術(shù)，能夠獲得更好的力學(xué)性能以及組織結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文首先針對(duì)工業(yè)鋯材的具體含義進(jìn)行概述。然后在針對(duì)R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材實(shí)際加工過(guò)程當(dāng)中，所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。最后對(duì)于R60702工業(yè)鋯無(wú)縫管材生產(chǎn)加工過(guò)程中的工藝流程進(jìn)行分析，并從生產(chǎn)工藝流程、荒管加工工藝的實(shí)際選擇、軋制工藝的選擇、熱處理工藝選擇、研究分析結(jié)果，對(duì)其逐一的仔細(xì)描述。只有不斷增強(qiáng)對(duì)鋯無(wú)縫管材加工過(guò)程中相關(guān)技術(shù)，以及要點(diǎn)的重視程度，才能夠切實(shí)提高我國(guó)鋯無(wú)縫管材加工的實(shí)際效率以及質(zhì)量水平，進(jìn)而在最大限度上推動(dòng)其發(fā)展進(jìn)程，使其始終保持較為穩(wěn)定、良好、有效的狀態(tài)下發(fā)展運(yùn)行。

[1]李農(nóng),劉世萍,代春,陳麗. 冷加工變形率對(duì)工業(yè)純鋯管材組織與性能的影響[J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展,2010,01:36-38.

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