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冷拔钢管是钢管的一种,即其按生产工艺的不同分类的一种,区别于热轧(扩)管。在毛管坯或原料管扩径的过程中通过多道次的冷拔加工而成,通常在0.5~100T的单链式或双链式冷拔机上进行。冷轧(拨)钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、机械加工管、厚壁管、小口径加内模冷拔管其它钢管外,还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。冷拔钢管其外径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm尺寸,精度以及表面质量均明显优于热轧(扩)管,但受工艺制约,其口径以及长度均受到一定限制。
冷拔加工钢管正是发生了加工硬化。冷拔时金属发生塑性变形,晶体内部有多个滑移系启动,位错运动彼此拦截,许多位错被钉扎住,造成位错塞积,同时位错源停止动作。上述一系列过程导致了位错的可动性降低,晶体中的位错密度显著增加。当塑性变形进一步发生,应力增加并足以使钉扎的位错开始运动,螺位错交滑移,刃位错不能交滑移,这样发生位错交截,使不动阶数增加。
所以,通过冷拔加工金属内部位错密度增加,位错可动性降低,既难于产生位错又难于移动位错,因而金属材料硬度、强度提高。这就是冷拔加工的金属学原理。
力学原理
冷拔时钢管在力的作用下通过一定形状、尺寸的模具,发生塑性变形。目前,在生产中的拔制方法大致可分成3种:缩径拔管、减外壁拔管和减内壁拔管,冷拔时,钢管在拉拔力、正压力和摩擦力的作用下,发生相应的变形,大都经过缩径、减壁和定径3个阶段,而且变形区内部产生相应的应力,其中轴向为拉应力,径向和周向为压应力,拔管过程中金属处于一向拉和两向压应力状态,这是冷拔管变形过程的基本力学特征。
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一般的冷拔管的生产工艺可以分为冷拔与热轧两种,冷轧冷拔管的生产流程一般要比热轧要复杂,管坯首先要进行三辊连轧,挤压后要进行定径测试,如果表面没有响应裂纹后圆管要经过割机进行切割,切割成长度约一米的坯料。然后进入退火流程,退火要用酸性液体进行酸洗,酸洗时要注意表面是否有大量的起泡产生,如果有大量的起泡产生说明钢管的质量达不到响应的标准。外观上冷轧冷拔管要短于热轧冷拔管,冷轧冷拔管的壁厚一般比热轧冷拔管要小,但是表面看起来比厚壁冷拔管更加明亮,表面没有太多的粗糙,口径也没有太多的毛刺。 热轧冷拔管的交货状态一般是热轧状态经过热处理后进行交货。热轧冷拔管在经过质检后要经过工作人员的严格的手工挑选,在质检后要进行表面涂油,然后紧接着是多次的冷拔实验,热轧处理后要进行穿孔的实验,如果穿孔扩径过大就要进行矫直矫正。在矫直后再由传送装置传送到探伤机进行探伤实验, 贴上标签、进行规格编排后放置到到仓库当中。
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冷拔管中合金元素对低温回火脆性产生较大的影响。铬和锰促进杂质元素磷等在奥氏体晶界偏聚,从而促进低温回火脆性,钨和钒基本上没有影响,钼降低低温回火冷拔管的韧性一脆性转化温度,但尚不足以抑制低温回火脆性。硅能推迟回火时渗碳体析出,提高其生成温度,故可提高冷拔管低温回火脆性发生的温度。
检查的方法可以用肥皂水抹在退火炉各个接头缝隙处,看是否跑气;其中最容易跑气的地方是退火炉进管子的地方和出管子的地方,这个地方的密封圈特别容易磨损,要经常检查经常换。提出了冷弯成型前对无锡冷拔管进行预处理的工艺方案;研究分析了正火温度、保温时间和冷却方式对原料管组织和力学性能的影响规律;确定了无锡冷拔管的常规正火工艺:加热温度(890±10)℃,保温6min后散置空冷。常规正火工艺可完全消除无锡冷拔管的魏氏组织,使其屈服强度和抗拉强度的匹配更加合理,屈强比σS/bσ≤0.78,延伸率5δ≥30%,冷成型性能大幅度提高并避免出现冷弯开裂现象。膨胀系数可以用体积或者是长度表示,通常是用长度表示。密度物质的密度是该物质单位体积的质量,单位是kg/m3或1b/in3。残余拉应力主要来自设备在焊接过程中产生的残余拉应力。当前,工程上广泛采用焊接冷却后进行退火处理消除残余应力,而焊后冷却是残余应力产生的重要过程,这种做法既浪费了能源又容易产生较大的焊接残余应力。焊接后热处理是一种新的消除残余应力技术。焊前将无锡冷拔管预热至后热处理温度并在焊接过程中对焊件持续加热保持这一温度,焊接完成后使用保温棉对其进行保温使其缓慢冷却。淬火能增加钢管的强度和硬度,但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有水、油、碱水和盐类溶液等。无锡冷拔管的回火将已经淬火的无锡冷拔管重新加热到一定温度,再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。调质处理淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。
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