本發(fā)明涉及一種成型工藝，尤其涉及一種S32750雙相不銹鋼的熱穿管工藝。

背景技術(shù)：

雙相不銹鋼綜合了鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的性能特點(diǎn)，具有優(yōu)異的耐腐蝕性、良好的可焊性及良好的綜合力學(xué)性能，在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)成為與鐵素體型、奧氏體型和馬氏體型不銹鋼相并列的一類鋼種。

21世紀(jì)也是海洋世紀(jì)，2035年海上油田產(chǎn)量將占總產(chǎn)油量90％。海洋油氣開采將向深海、遠(yuǎn)海及海況惡劣區(qū)域開展，傳統(tǒng)碳鋼及奧氏體鋼管難以滿足其要求，這將大大增加對(duì)高耐蝕、高強(qiáng)度的大口徑海底油氣的管道輸送管的需求。要滿足海洋工程耐蝕管材的使用，和原有普通管材相比，均一性和設(shè)計(jì)的安全系數(shù)優(yōu)于焊管；屈服強(qiáng)度、點(diǎn)腐蝕系數(shù)比奧氏體不銹鋼管提高一倍；熱線膨脹系數(shù)與海洋平臺(tái)主材——碳鋼接近，具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匹配性等性能特點(diǎn)。但在其實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中尚存在不少問題，特別是熱變形過程中雙相組織難以協(xié)調(diào)，熱穿管易開裂和強(qiáng)度高，冷拔成型困難，且管壁表面和芯部組織不均勻。

因此，亟待解決上述難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種提高S32750雙相不銹鋼熱變形過程中組織、機(jī)械性能均勻性以及成型后強(qiáng)度和韌性的的熱穿管工藝。

技術(shù)方案：本發(fā)明的S32750雙相不銹鋼的熱穿管工藝，包括以下步驟：

(1)將鋼材加熱至950～1100℃的穿管溫度后，再以0.01～10m/s的穿管速率進(jìn)行穿管成型；

(2)將成型后的管材在穿管溫度下保溫20～100s，然后進(jìn)行冷卻，以減少鋼材內(nèi)部脆性相的析出，以避免由于脆性相的析出導(dǎo)致的鋼的韌性及耐局部腐蝕性能下降。

進(jìn)一步的，在進(jìn)行上述步驟(1)之前，可以先將鋼材加熱至1150～1250℃(該溫度為固溶溫度)，并保溫30～60min(該時(shí)間為固溶保溫時(shí)間)，該步驟的固溶處理使得合金中各種相溶解更加充分，從而強(qiáng)化固溶體，消除應(yīng)力與軟化，提高鋼材的韌性及抗蝕性能，以便后續(xù)加工或成型；保溫后，再將鋼材降溫至步驟(1)中所述的穿管溫度，便可直接進(jìn)行穿管成型。其中該步驟中加熱和降溫過程中盡量實(shí)現(xiàn)均勻加熱或降溫，避免出現(xiàn)待熱、待時(shí)現(xiàn)象，使得鋼材在加熱或降溫時(shí)各局部區(qū)域的溫度差更小，繼而材料組織差異更小，更加有利于后續(xù)熱穿管的進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，熱穿管溫度優(yōu)選為1025～1075℃，在其它工藝條件和參數(shù)都相同的情況下，以該溫度做為穿管溫度進(jìn)行穿管成型，其成型后的兩相晶粒度大小和比例分布都明顯更為均勻。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，穿管工藝采用單道次穿管，且穿管速率優(yōu)選為0.1～5m/s，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.5～1.5m/s，其中，所述穿管成型應(yīng)當(dāng)在勻速條件下進(jìn)行。因?yàn)閱蔚来未┕芎投嗟来未┕芟啾刃矢?，并?jié)約成本，同時(shí)，多道次穿管由于穿管過后為形變組織，不經(jīng)過處理進(jìn)行二次穿管會(huì)加大穿管難度并對(duì)組織產(chǎn)生負(fù)面影響；在其它工藝條件和參數(shù)都相同的情況下，采用0.5～1.5m/s的速率進(jìn)行穿管成型，在保證實(shí)際生產(chǎn)效益的前提下，其成型過程中，管體流變平穩(wěn)，成型后晶粒度分布較為均勻。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，由于將成型后的管材在穿管溫度下保溫100s時(shí)，兩相組織中鐵素體比例已出現(xiàn)增大的趨勢(shì)，所以該保溫時(shí)間優(yōu)選20～80s。

步驟(3)中的冷卻優(yōu)選用水淬處理。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為：S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的的穿管工藝進(jìn)行穿管成型，首先，鋼材在進(jìn)行穿管時(shí)，管體流變更為平穩(wěn)，各處的應(yīng)力變化較小，更適合實(shí)際生產(chǎn)；其次，鋼材在穿管成型后，其內(nèi)部組織晶粒更小，兩相分布更為均勻，使得成型后鋼材晶間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度和韌性由此得到提高。

附圖說明

圖1-4分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1050℃下以1m/s的速率進(jìn)行穿管成型的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖；

圖5-8分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1050℃下以10m/s的速率進(jìn)行穿管成型的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖；

圖9-12分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1050℃下以0.01m/s的速率進(jìn)行穿管成型的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖；

圖13-16分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1170℃下以0.01m/s的速率進(jìn)行穿管成型的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖；

圖17-20分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1050℃下以1m/s的速率進(jìn)行穿管成型后，并在1050℃下保溫20s的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖；

圖21-24分別為S32750雙相不銹鋼采用本發(fā)明的穿管工藝，將鋼材加熱至1250℃后保溫60min，再在1050℃下以1m/s的速率進(jìn)行穿管成型后，并在1050℃下保溫80s的流變曲線圖、組織晶粒圖、組織晶粒度分布圖及組織兩相分布圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將S32750雙相不銹鋼棒材加熱至1250℃(該溫度為固溶溫度)保溫60min，在熱穿管溫度為1050℃下以1m/s的速率下進(jìn)行熱穿管，穿管過程中的流變曲線以及變形組織分析結(jié)果如圖1-4所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例1

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是加熱至1200℃的固溶溫度，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例2

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是加熱至1150℃的固溶溫度，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例3

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是，不進(jìn)行初始的固溶處理，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

通過實(shí)施例1、對(duì)比例1-3，觀察圖1-4可知，通過流變曲線來看，變形過程中十分平順穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)，兩相晶粒度分布均勻，兩相分布比較均勻。采用相同的穿管溫度、穿管速率和穿管后保溫時(shí)間，實(shí)施例1和對(duì)比例1-2分別采用1250℃、1200℃和1150℃的固溶溫度，其變形組織的晶粒度和兩相分布都比較均勻，且它們的晶粒度大小和兩相比例較為接近，說明1150～1250℃的固溶溫度范圍內(nèi)，變形組織的性能變化不大；對(duì)比例3未采用本發(fā)明的固溶處理，其變形組織出現(xiàn)晶粒粗大現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品組織性能弱化，說明在穿管前進(jìn)行固溶處理有利于提高成型后產(chǎn)品的組織性能。

對(duì)比例4

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是固溶處理過程中不進(jìn)行保溫處理，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例5

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是固溶保溫時(shí)間為45min，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例6

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是固溶保溫時(shí)間為30min，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例7

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是固溶保溫時(shí)間為90min，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

通過實(shí)施例1、對(duì)比例4-7在表1中的數(shù)據(jù)可得，采用相同的固溶溫度、穿管溫度、穿管速率、穿管后保溫時(shí)間，實(shí)施例1和對(duì)比例4-7分別采用60min、0min、45min、30min和90min的固溶保溫時(shí)間，變形組織晶粒度會(huì)隨著固溶保溫時(shí)間的增加而增大；對(duì)比例7中采用本發(fā)明技術(shù)范圍以外的90min的固溶保溫時(shí)間，其變形組織晶粒已明顯粗大，不利于產(chǎn)品性能；對(duì)比例4中也未進(jìn)行本發(fā)明技術(shù)方案中的固溶保溫處理，則會(huì)使合金中的相溶解不充分，不利于后續(xù)的加工成型；所以本發(fā)明固溶保溫時(shí)間優(yōu)選為30～60min。

對(duì)比例8

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為15m/s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例9

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為10m/s，穿管過程中的流變曲線以及內(nèi)部組織分析結(jié)果如圖5-8所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例10

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為5m/s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例11

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為1.5m/s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例12

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為0.5m/s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例13

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為0.1m/s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例14

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管速率為0.01m/s，穿管過程中的流變曲線以及內(nèi)部組織分析結(jié)果如圖9-12所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

通過實(shí)施例1、對(duì)比例8-14，結(jié)合表1，觀察圖5-8可知，從流變曲線來看，出現(xiàn)了十分明顯的快速硬化過程，不利于產(chǎn)品的性能；觀察圖9-12可知，從流變曲線看，變形過程中較為平順，變形組織兩相晶粒度分布均勻，但其速率太低很明顯不符合實(shí)際生產(chǎn)的要求；采用相同的固溶溫度、固溶保溫時(shí)間、穿管溫度和穿管后保溫時(shí)間，對(duì)比例8-14分別采用15m/s、10m/s、5m/s、1.5m/s、0.5m/s、0.1m/s和0.01m/s的穿管速率，所得成品的晶粒度隨穿管速率的增大而增大，即穿管速率越大，越不利于產(chǎn)品的組織性能；對(duì)比例9-14為本發(fā)明的技術(shù)范圍，其中除了對(duì)比例9出現(xiàn)了晶粒粗大的趨勢(shì)，其余變形組織兩相晶粒度分布較為均勻；而對(duì)比例8采用本發(fā)明技術(shù)范圍以外的15m/s的穿管速率，其變形組織中晶粒已明顯粗化，鐵素體主要以大晶粒為主，奧氏體主要以小晶粒為主，說明該對(duì)比例已嚴(yán)重影響成品的組織性能；對(duì)比例13和14中，雖然變形組織兩相晶粒度分布均勻，但其速率低使得生產(chǎn)效率較低；實(shí)施例1、對(duì)比例10、11和12的兩相晶粒度和兩相比例分布均勻，尤其是實(shí)施例1、對(duì)比例11和12的兩相晶粒度和兩相比例分布更為均勻，產(chǎn)品的組織性能最佳，所以在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，采用0.5～1.5m/s的穿管速率可以獲得組織性能較好的產(chǎn)品。

實(shí)施例2

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和對(duì)比例14相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為950℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例15

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為850℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例16

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為1000℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例17

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為1025℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例18

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為1075℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例19

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為1100℃，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例20

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例2相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管溫度為1170℃，穿管過程中的流變曲線以及內(nèi)部組織分析結(jié)果如圖13-16所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

通過實(shí)施例2、對(duì)比例15-20，結(jié)合表1，觀察圖9-12和圖13-16可知，從流變曲線來看，穿管溫度的升高使得穿管過程中較為平順穩(wěn)定，較有利于生產(chǎn)，采用相同的固溶溫度、固溶保溫時(shí)間、穿管速率和穿管后保溫時(shí)間，實(shí)施例2和對(duì)比例16-19中分別采用950℃、1000℃、1025℃、1075℃和1100℃的穿管溫度，所得成品的兩相晶粒度大小和比例分布都比較均勻，特別是對(duì)比例17和18中的兩相晶粒度大小和比例分布更為均勻，說明對(duì)比例17和18的成品的組織性能最為突出，其中，對(duì)比例19開始出現(xiàn)組織晶粒粗化現(xiàn)象，采用1100℃的穿管溫度，成品的組織性能開始產(chǎn)生不利的影響；對(duì)比例15和對(duì)比例20分別采用850℃和1170℃的穿管溫度，其成品變形組織晶粒粗化十分嚴(yán)重，并且鐵素體奧氏體兩相晶粒度分布差異化十分明顯，說明穿管溫度過低或者過高都會(huì)給產(chǎn)品的組織性能帶來不利影響。

對(duì)比例21

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫20s，穿管過程中的流變曲線以及內(nèi)部組織分析結(jié)果如圖17-20所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例22

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫40s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例23

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫60s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例24

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫80s，穿管過程中的流變曲線以及內(nèi)部組織分析結(jié)果如圖21-24所示，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例25

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫100s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

對(duì)比例26

將S32750雙相不銹鋼棒材采用和實(shí)施例1相同的加工工藝和參數(shù)，唯一不同的是穿管后保溫140s，晶粒度和兩相比例數(shù)據(jù)見表1。

通過實(shí)施例1對(duì)比例21-26，結(jié)合表1，觀察圖1-4、圖17-20和圖21-24可知，保溫過后變形組織進(jìn)行了較好的恢復(fù)，晶粒度減小并且兩相比例更加接近，分布更加均勻，采用相同的固溶溫度、固溶保溫時(shí)間、穿管溫度和穿管速率，對(duì)比例21-25中，穿管后分別保溫20s、40s、60s、80s和100s，所得成品的晶粒度大小及分布很好，且差距不明顯，鐵素體比例也接近在60％左右波動(dòng)，明顯比實(shí)施例1中穿管后不保溫所得成本的兩相分布更加均勻，且其中對(duì)比例25中由于保溫時(shí)間的增加，鐵素體比例已出現(xiàn)增大的趨勢(shì)，從而給成品的組織性能帶來不利的影響；對(duì)比例26由于保溫時(shí)間的增加到140s，超出了本發(fā)明的技術(shù)范圍，晶粒已經(jīng)明顯粗大，其兩相比例也出現(xiàn)大的波動(dòng)，該情況下的成品的組織性能也較差。

表1熱穿管組織晶粒度及相比例表

綜合以上實(shí)施例和對(duì)比例的分析結(jié)果結(jié)合表1可以得到，將S32750雙相不銹鋼棒材加熱至1150～1250℃后保溫30～60min，再在950～1100℃的熱穿管溫度下以0.01～10m/s的速率進(jìn)行熱穿管成形，并保溫20～100s，最后進(jìn)行水淬得到的成型產(chǎn)品的組織性能良好，尤其在1025～1075℃穿管溫度下以0.5～1.5m/s的速率下進(jìn)行熱穿管成形，并保溫20～80s得到的產(chǎn)品的組織性能更為突出。