本發明涉及冶金技術領域，尤其涉及一種橢圓形無縫鋼管制造方法。

　　背景技術：

　　核電正常余熱排出熱交換器（正常余排）是核島余熱排出系統關鍵設備之一。核電站在正常停堆檢修或事故工況下緊急停堆時，必須利用余熱排出系統將反應堆中的余熱排出，使得反應堆堆芯充分冷卻，確保安全停堆。2011年福島核事故主要原因就是由于事故工況下，反應堆余熱未能及時排出，反應堆溫度不斷升高導致堆芯熔融，燃料包殼材料在熔融狀態下與水反應產生大量氫氣造成爆炸。

　　每臺正常余排中有近一千多支壁厚僅1.24mm左右的不銹鋼換熱管分層布置，在工況條件下，換熱管承受高溫高壓水流沖擊，如果不對換熱管進行約束，則在高溫高壓水流沖擊下大量的換熱管之間會發生振動，造成相互碰撞、磨損以及與支撐板之間的磨損，容易導致換熱管破裂失效，從而造成余熱排出系統失效，導致核事故發生。橢圓管抗震條的主要作用就是防止換熱管在工況下發生振動、碰撞和磨損，確保正常余排安全有效工作，因此橢圓管也是核電站重要的核安全部件之一，對不銹鋼橢圓管的力學性能以及尺寸精度要求較高。

　　技術解決方案

　　本發明提供了一種橢圓形無縫鋼管制造方法，具有生產周期短、良品率高的優點，橢圓管冷拔成型過程中結構尺寸與表面質量符合技術要求。

　　為了達到所述目的，本發明采用如下技術方案：

　　一種橢圓形無縫鋼管制造方法，其特征在于，包括中間品冷加工、最終冷拔、成品熱處理以及矯直處理工序，其中：

　　中間品冷加工中對圓管荒管進行冷軋加工，最終冷軋圓管外徑d0與橢圓管長軸方向的直徑d1的比例控制在1.10-1.50；

　　最終冷拔工序中，采用空拔或帶芯徑冷拔將中間圓管冷拔成橢圓管，冷拔速度為1.0～10.0m/min；

　　采用黑退火或光亮退火進行成品熱處理，退火溫度1050-1100℃，保溫時間根據橢圓管壁厚wt1確定，保溫時間為（1.0-3.0）*wt1min/mm。

　　作為一種優選，采用熱穿孔提供所述荒管，對所述荒管進行矯直、酸洗、表面檢查和修磨處理。

　　作為一種優選，所述荒管矯直后進行打頭處理，打頭后頭部的最大外徑不超過橢圓管短軸方向的直徑。

　　作為一種優選，中間品冷加工中至少進行兩道次的冷軋處理，對各道次冷軋處理圓管進行黑退火或光亮退火熱處理。

　　作為一種優選，最終冷拔工序中，冷拔模工作區表面粗糙度ra不超過0.2um，冷拔模具變形段錐角不小于8°，冷拔外模具定徑段長度不小于1.0mm。

　　作為一種優選，成品熱處理工序中采用保護氣氛光亮退火爐進行固溶處理，保護氣氛為氫氣，純度大于99.95%，氣源露點≤﹣50℃，成品熱處理過程中晶粒度控制在5.0-7.0級。

　　作為一種優選，矯直處理工序中，采用平輥壓力矯直方法進行平面矯直。

　　作為一種優選，橢圓管不銹鋼為tp304l奧氏體不銹鋼。

　　有益效果

　　本發明的優點在于：該橢圓形無縫鋼管尺寸精度高、平面度小，晶粒度控制在5.0-7.0級，力學性能優異，表面質量好；對荒管采用冷軋加橢圓管冷拔加工工藝，通過對冷軋圓管直徑和壁厚控制，實現冷拔成型橢圓管的尺寸精度與表面質量要求。

　　本發明的實施方式

　　下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

　　本發明提供的一種橢圓形無縫鋼管制造方法，橢圓形鋼管標準尺寸為：長軸直徑18.67±0.1mm，長軸直徑24.05±0.25mm，平行段壁厚3±0.3mm，圓弧段壁厚3±0.3mm。其采用tp304l奧氏體不銹鋼，tp304l不銹鋼管坯的化學成分應符合astma213或gb13296-2013標準中相應規定。所述方法包括以下步驟：

　　1）熱加工

　　采用熱穿孔方法制成tp304l荒管，荒管規格為φ78*8mm，荒管矯直、酸洗后進行表面檢查和修磨處理，確保表面不存在影響后續冷加工的缺陷存在。

　　2）中間管冷加工及熱處理

　　采用大變形冷軋工藝，中間管冷加工變形道次如表1所示。

　　表1冷加工變形道次

　　軋制過程中內外表面須充分潤滑，軋制過程中逐支進行外表面質量檢查，內外表面不得有裂紋、折疊、軋傷、壓坑等軋制缺陷。最終冷軋成品管外徑及公差27±0.10mm，壁厚及公差3.0±0.15mm。最終冷軋成品管外徑大于橢圓管長軸方向直徑，以保證長軸方面能夠被填充滿，同時避免表面拉傷。最終冷軋圓管壁厚與橢圓管壁厚基本相當。

　　φ45*5mm和φ27*3mm中間管退火均采用黑退火，退火溫度1080℃，保溫時間分別為15min和9min。退火應固溶充分，確保中間管具有相對較低的強度和較好的延伸率，使得最終冷拔能順利進行，不至于因強度過高出現表面拉傷現象。

　　退火后矯直、酸洗，確保表面無氧化皮、殘酸、過酸等現象存在。圓管坯料經矯直后對表面進行檢查，不得有裂紋、折疊、壓坑、碰傷等影響后續產品質量的嚴重缺陷存在。矯直后打頭處理，打頭后頭部的最大外徑不超過橢圓管短軸方向的直徑，以確保打頭部位能順利穿過冷拔模具。

　　3）成品冷拔

　　φ27*3mm中間管冷拔至24*18mm橢圓管，相對變形量15%左右，冷拔過程中采用專用冷拔潤滑油連續潤滑，冷拔速度6m/min。避免產生表面拉傷和彈跳現象，以免影響最終成品的表面質量，同時兼顧生產效率。冷拔后橢圓管尺寸如表2所示。

　　橢圓管最終冷拔成形進行空拔或帶芯徑冷拔。冷拔模具采用鎢鋼模具，冷拔模具變形段錐角不小于12°，冷拔模工作區表面粗糙度ra不超過0.2um，冷拔外模具定徑段長度不小于2mm。需考慮一定的回彈量，通常按成品尺寸的0.05%～0.5%考慮。

　　表2橢圓管尺寸（mm）

　　4）成品熱處理與矯直

　　成品熱處理采用保護氣氛光亮退火爐進行固溶處理，設定溫度1080℃，保溫時間6min，保護氣氛為氫氣，純度大于99.95%，氣源露點≤－50℃。熱處理過程中固溶充分，組織均勻，晶粒度控制在5.0-7.0級。確保成品管材具有較高的力學性能，且管材內外表面不發生氧化變色現象，保證管材具有較好的表面質量。

　　熱處理后管材主要是沿短軸方面彎曲，采用平輥壓力矯直技術進行平面矯直。矯直過程中不允許存在過度矯直、壓坑、碰傷等現象，需對表面缺陷部位進行修磨處理。

　　成品管取樣進行組織和力學性能檢測。成品管晶粒度為7.0級，符合技術條件規定的晶粒度大于4.0級的要求。室溫力學性能如表3所示，符合技術條件要求。

　　表3橢圓管成品室溫力學性能

　　以上說明僅僅是對本發明的解釋，使得本領域普通技術人員能完整的實施本方案，但并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，這些都是不具有創造性的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明提供了一種橢圓形無縫鋼管制造方法，包括中間品冷加工、最終冷拔、成品熱處理以及矯直處理工序；中間品冷加工中對圓管荒管進行冷軋加工，最終冷軋圓管外徑D0與橢圓管長軸方向的直徑D1的比例控制在1.10?1.50；最終冷拔工序中，采用空拔或帶芯徑冷拔將中間圓管冷拔成橢圓管，冷拔速度為1.0～10.0m/min；采用黑退火或光亮退火進行成品熱處理，退火溫度1050?1100℃，保溫時間根據橢圓管壁厚WT1確定，保溫時間為（1.0?3.0）*WT1?min/mm。該方法具有生產周期短、良品率高的優點，橢圓管冷拔成型過程中結構尺寸與表面質量符合技術要求。

　　技術研發人員：蔡志剛;蘇誠;楊晨;王濤;呂越;羅霞

　　受保護的技術使用者：浙江久立特材科技股份有限公司

　　技術研發日：2019.08.12

　　技術公布日：2019.11.01