12Cr2Mo1ø19×3 mm热交换器管工艺创新与实践

张 玲，贺 晶，王德默，赵 旭，郭霜霜，张瑞民

（天津市无缝钢管厂，天津300220）

12Cr2Mo1ø19×3 mm热交换器管工艺创新与实践

张 玲，贺 晶，王德默，赵 旭，郭霜霜，张瑞民

（天津市无缝钢管厂，天津300220）

为降低生产成本，提高产品竞争力，通过合理的拉拔工艺及热处理新工艺设计，深挖冷拔设备生产潜能，减少冷拔生产工序道次，生产出12Cr2Mo1ø19×3mm小口径冷拔热交换器管。该项目的研发拓宽了企业生产高Cr、Mo含量小口径冷拔热交换器管的品种结构，降低了生产消耗，提高了产品成材率，提高了市场竞争力。

热交换器管；拔制；道次；热处理；力学性能

1 引言

受国际金融危机的影响，近年来国内无缝钢管市场供大于求，加之民营无缝钢管企业的异军突起，使得调坯轧材的企业要更加关注成本和节能降耗。为此，企业技术人员研发了超出GB9948-2006标准要求的12Cr2Mo1热交换器管。

2 拔制工艺的创新

由于12Cr2Mo1的Cr、Mo含量要比其它相关材质高2～3．3倍，按常规工艺，由于12Cr2Mo1的材质所需拔制力较大，12Cr2Mo1ø19×3 mm工艺安排应设计为“7道次拔制”。但这种工艺流程长，生产节奏慢，质量控制困难，中间热处理道次多，火耗高，造成能源消耗大、生产成本高、成材率低，没有市场竞争力。

为此，技术人员开始了新工艺的研发，在充分分析了材质含量通过科学计算，对该产品进行了6道拔制的大胆实践，减少一道次拔制，每吨管节约加工费300元，拔制工艺为：ø63×3．8→ø52×3→ø45×3→ø38×3→ø32×3→ø25×3→ø19×3。

在该工艺中，ø63×3．8→ø52×3的变形系数[1]为1．52，是拔制过程的超临界变形，因此在拔制时采取了以下措施：

（1）改变了拔制速度，拔制速度由10 m/min降为8 m/min。

（2）加强芯棒的监测，当弯曲度≥1．5 mm/m时及时更换，避免由于拔制过程中的失稳引起变形不均带来变形开裂倾向。

（3）在内外模的安装上确保公差范围≤0．5 mm。

（4）钢管在拔制后，保证及时进行热处理避免了产生纵裂。

3 热处理工艺的创新

我厂以前从未生产过该材质，高含量的Cr、Mo对管材热处理就提出了新的要求，我们面对新材质的热处理工艺[2]，进行了大量的试验炉试验。

3.1 试验内容

实验内容为：拉伸试验，评判标准以客户需求进行判定。采样3组，每组取样10支，进行了试验炉试验及热处理工艺评价。实验具体内容如下：

从冷拔拔制后的钢管取小样30支，分成3组进行编号。

不同组别设计不同热处理工艺制度，将编号后的钢管试样，进行不同工艺下的热处理过程。第1组采用组号1；第2组采用组号2；第3组采用组号3。

根据不同试验结果进行热处理工艺调整。

确定最终实验结果。

热处理工艺参数见表1。

表1 热处理工艺参数

客户的需求为包括：屈服强度≥280 MPa；抗拉强度460～560 MPa；伸长率≥22%。该标准中抗拉强度的范围较窄是正常值的70%，针对该情况我们对回火热处理工艺从时间和温度上进行了3组试验炉试验进行数据摸索。

3.2 试验过程及结果

对用表1中的三组工艺所试验的30支管子逐支进行力学性能试验，每支管子的力学性能指标分别如表2所示。

表2 三组工艺试验管的力学性能指标

3.3 分析实验结果

实验结果表明，2组的力学性能都能满足要求，确定的最终热处理工艺为：正火温度为（920± 10）℃，保温时间：（23±2）min，回火温度：740～760℃，保温时间：（70±5）min。该工艺是科学合理的，在现实生产中我们采用该工艺。

4 规模化生产

在拔制工艺上从ø63×3．8→ø52×3的变形系数为1．52，是属于拔制过程的超临界变形[3]，因此规模生产时我们改变了以下拔制工艺及热处理工艺：

（1）降低拔制速度，拔制速度由常规产品的10 m/min降为8 m/min。

（2）由工艺监督工对芯棒的监测，当弯曲度大于每米1．5 mm时进行更换，以避免由于拔制过程中的失稳引起变形不均，造成变形开裂倾向。

（3）内外模的公差保证控制在≤0．5 mm的范围内。

（4）钢管在拔制后及时进行热处理，避免了产生纵裂。改变了常规品种的集中热处理的模式，工艺设计上实现了1．52变形系数能够保证拔制的顺利进行，产品质量稳定。这一大胆尝试对高合金材质工艺设计上实现了新的突破，积累了经验。

在现场热处理工艺控制过程中，通过已确定热处理工艺，在实现规模生产中，我们充分考虑试验炉与现场热处理炉之间的差别，试验炉预热时间短，鉴于热处理炉的有效长度，及炉内供热点的分配，我们采取了钢管进炉后在预热加热段运行20 min，达到740～760℃后在保温区运行70 min，根据时间炉长逆推出电机转数用于现场，确定电机转数为100转。

5 生产结果

从整体生产后取样结果如表3所示。

在规模生产过程中，所取试样均满足顾客的特殊要求。

表3 生产取样结果力学性能

6 结论

我厂首批生产该产品300 t，新拔制工艺、热处理工艺的开发对于高合金含量材质减少了道次，提高了生产效率，保证产品质量；由于减少了1道次拔制，减少了1次中间热处理，降低了火耗，正品成材率提高了2个百分点；不仅拓宽了品种的销售渠道，而且为企业增规模、降成本发挥了积极作用。

[1]冷轧（拔）无缝钢管生产[M]．北京：冶金工业部，1986：129-148．

[2]金属材料与热处理[M]．北京：冶金工业部，1985：58-78．

[3]赵乃勤．合金固态变相[M]．长沙：中南大学出版社，2008：125-129．

（编辑 崔建华）

Process Innovation and Practice on the Production of 12Cr2Mo1ø19×3 mm Heat Exchanger Pipe

ZHANG Ling,HE Jing,WANG De-mo,ZHAO Xu,GUO Shuang-shuang and ZHANG Rui-min
(Tianjin Seamless Steel Pipe Factory,Tianjin 300220,China)

In order to lower production cost and improve product competitiveness,12Cr2Mo1ø19×3 mm small diameter cold drawn heat exchanger pipe was produced by designing reasonable drawing process and new heat treatment process,deeply excavating the production potential of cold drawing equipment and reducing process passes at cold drawing production．The research and development of the project expanded the product mix of small diameter cold drawn heat exchanger pipe containing high chromium and molybdenum,reduced production consumption,increased product rolling yield and improved market competitiveness．

drawing;pass;heat treatment;mechanical property

10．3969/j．issn．1006-110X．2014．01．007

2013-08-15

2013-09-10

张玲（1964—），女，天津人，高级工程师，主要从事无缝钢管生产工艺及企业技术管理工作。