用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于雙相不銹鋼材料的應用技術領域，具體涉及一種雙相不銹鋼無縫鋼管在制備高壓氣鋼瓶中的應用及制備方法。
【背景技術】
[0002]雙相不銹鋼材料是指其金相組織鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達到30%的不銹鋼，該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475攝氏度脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。基于以上優良特點，雙相不銹鋼在航空材料、船舶材料等方面具有廣泛的應用，但是目前未見在高壓鋼瓶中的應用。
[0003]高壓氣體鋼瓶作為我國應用最多的特種設備，廣泛的應用在消防、醫療、化工科研、食品、城建、機械等方面具有廣泛的應用。早期，高壓氣鋼瓶大部分用碳鋼材料制備，碳鋼制備的高壓氣鋼瓶雖然強度高達700MPa，但是其耐腐蝕性能很差。目前制備氣體鋼瓶的材料常用的有奧氏體不銹鋼、錳鋼、鉻鉬鋼，目前很多鋼瓶制備中用奧氏體不銹鋼材料作為鋼瓶的制備材料，奧氏體不銹鋼強度比較低，為了保證鋼瓶在高壓工作情況的安全性及使用壽命，其厚度要增加1.5-2倍，因此，奧氏體不銹鋼材料的應用雖然改善了鋼瓶的耐腐蝕性和內壁的潔凈度，但是明顯增加了鋼瓶的厚度，增加了材料的用量，增加了生產成本，而且由于厚度的增加，鋼瓶質量也大大增加提高了運輸成本，降低了工作效率。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種雙相不銹鋼無縫鋼管在制備高壓氣鋼瓶中的應用，采用雙相不銹鋼材料作為高壓氣鋼瓶的材料不僅減輕了鋼瓶本身的質量，而且降低了生產成本，提高了社會效益。
[0005]本發明還提供了一種用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，該方法在收口、收底之前對鋼管進行機械拋光處理，操作簡單，消除了鋼瓶內壁的缺陷和銹蝕，保證鋼瓶內盛裝的高純度氣體不被污染；最后對初步成型的鋼瓶進行固溶熱處理，以使在熱旋壓過程中金相組織發生改變的雙相不銹鋼材料的金相組織得以恢復。
[0006]本發明是由以下技術方案實現的
雙相不銹鋼無縫鋼管在高壓氣鋼瓶制備中的應用。
[0007]上述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取雙相不銹鋼無縫鋼管，按要求，切割為下料毛坯；
(2)將步驟(1)切割之后的鋼管進行機械拋光；
(3)對拋光后的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯進行加熱旋壓收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔，得到鋼瓶瓶體； (4)對步驟(3)鉆孔后的鋼瓶瓶體進行固溶熱處理；
(5)步驟(4)處理之后的鋼瓶進行瓶肩內面加工，螺紋加工，瓶內沖洗，得到高壓氣鋼瓶。
[0008]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(I)所述的雙相不銹鋼無縫鋼管的直徑為159~350 mm，厚度為3~8mm ;切割得到毛還的長度為800~1800mmo
[0009]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(3)所述的加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔具體操作步驟為:
a.將已經切割的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯的一端置于加熱爐中，加熱長度為從端口開始長度在230~300mm處，加熱溫度為1150~1350°C，加熱時間為5~10min ；
b.將加熱后的毛還立即進行旋壓收底，旋壓主軸轉速為600~800r/s，一次完成收底，收底時間為80~120s ;收底時的起始溫度為1100~1200°C，旋壓過程中用燃氣噴嘴進行補熱，旋壓后空冷成型，最后銑瓶底、修切；
c.重復步驟a、b對毛坯的另一端進行熱旋壓，加熱收口；
d.步驟c所述的加熱收口完成之后待瓶體冷卻至室溫，在瓶口上鉆孔。
[0010]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的旋壓所用的儀器是滾輪式旋壓機。
[0011]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的旋壓機進行旋轉收底時，旋壓主軸旋轉，模具旋轉中心線與毛坯旋轉中心線間呈100°，模具沿模具旋轉中心線旋轉100° O
[0012]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟b所述的燃氣為乙炔、
天然氣或氧氣。
[0013]在鋼管加熱收底過程中，為彌補因溫度降低導致的鋼管塑性變差問題，用天然氣、乙炔或氧氣噴嘴進行補熱；旋壓主軸的轉速為600~800r/s，收底所用時間為80~120s。
[0014]所述的雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，步驟(4)所述的固溶熱處理具體過程為:將瓶口鉆孔之后的瓶體在固溶爐中加熱，用3~5小時從室溫加熱至1050~1100°C，加熱至1050~1100°C之后保溫30~40min，然后立即從1050~1100°C進行快速水冷卻。
[0015]與現有技術相比，本發明具有以下積極有益效果
(I)雙相不銹鋼無縫鋼管基于其優良的機械性能和防腐蝕性能，具有廣泛的應用，但是沒有發現在制備高壓氣鋼瓶中的應用。目前使用奧氏體不銹鋼制備的高壓鋼瓶屈服強度只能達到170 -200 MPa，使用奧氏體不銹鋼鋼管制備的高壓鋼瓶要達到壓力要求，其瓶壁厚度要為錳鋼或鉻鉬鋼的1.5-2倍，厚度大大增加，增加了材料的使用量，大大增加了生產成本，而且由于厚度的增加也增加了鋼瓶重量，給運輸帶來不便，增加了運輸成本。本發明使用雙相不銹鋼制造的高壓氧氣鋼瓶的壁厚比常用的奧氏體減少50%以上，降低了生產成本同時也降低了運輸成本，而且雙相不銹鋼無縫鋼管強度遠遠高于奧氏體不銹鋼，具有優良的耐腐蝕性。
[0016](2)本發明使用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶過程中，首先對鋼瓶進行機械拋光，提高了瓶內壁的潔凈度，大大減少了對鋼瓶內氣體純度的影響；制備過程中對鋼瓶進行了固溶熱處理，以保證在熱旋壓過程中雙相不銹鋼已經發生改變的金相組織(奧氏體，鐵素體)得以恢復，保持雙相不銹鋼原來的各項性能，即減少了淬火、回火的復雜操作步驟同時也保證了所制備的鋼瓶的優良性能。
【具體實施方式】
[0017]下面用具體實施例對本發明進行更進一步的說明，但本發明的【具體實施方式】并不限于下列實施例。
[0018]實施例1
該實施例所用雙相不銹鋼為2205 (購自無錫達邦合金管道配件有限公司)。
[0019]用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氧氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取直徑為159_、壁厚度為5_的雙相不銹鋼鋼管，切割為長度為800_的短管，并進行機械拋光；
(2)對步驟(1)機械拋光之后的鋼管進行加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔的處理，得到鋼瓶瓶體；
(3)對步驟(2)鉆孔后的鋼瓶瓶體進行固溶熱處理；
(4)對步驟(3)處理之后的鋼瓶肩內面進行加工使之平滑，螺紋加工，瓶內沖洗，得到高壓氣鋼瓶。
[0020]其中步驟(2)所述的加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔操作步驟如下:
將拋光處理之后的雙相不銹鋼無縫鋼管毛坯的一端置于加熱爐中，加熱長度為從端口開始長度250mm處，加熱溫度為1150°C，加熱時間為lOmin ;將加熱后的毛坯立即用滾輪式旋壓機進行旋壓收底，滾輪式旋壓機主軸轉速為600r/s，模具旋轉中心線與毛坯旋轉中心線間呈100°，模具沿模具旋轉中心線旋轉100°。一次完成收底，旋壓收底所用時間為80s，收底時的起始溫度為1100~ 1200°C，旋壓過程中用天然氣噴嘴進行補熱，以平衡該過程中降低的溫度；旋壓完成后空冷成型，然后銑瓶底、修切；重復以上步驟，對毛坯的另一端進彳丁加熱收口，收口完成后冷卻至室溫，進彳丁瓶口鉆孔。
[0021]步驟(3)所述鉆孔之后的鋼瓶進行固熱熔處理是在固溶爐中進行，在固溶爐中加熱3小時、由室溫升溫至1050~1100°C，然后保溫30~40min，30~40min后立即進行快速水冷卻。
[0022]在加熱收底及加熱收口過程中，所述的收底長度為150mm，收口所得瓶口的長度是24~26mm、瓶口的直徑為 Φ46~48ι?πι。
該實施例制備的雙相不銹鋼無縫高壓氣鋼瓶的容積是10L、使用溫度是-20~60°C、設計的壓力是15Mpa。
[0023]該實施例制備的雙相不銹鋼高壓氣鋼瓶的性能指標如下:屈服強度為610 N/mm2，抗拉強度為820 N/mm2,斷后伸長率為28%。
[0024]實施例2
該實施例所用雙相不銹鋼為2205 (購自無錫達邦合金管道配件有限公司)。
[0025]用雙相不銹鋼無縫鋼管制備高壓氣鋼瓶的方法，包括以下步驟:
(1)取直徑為232_、壁厚度為6_的雙相不銹鋼鋼管，切割為長度為1800_的短管，并進行機械拋光；
(2)對步驟(1)拋光之后的鋼管進行加熱收底、銑瓶底，加熱收口、瓶口鉆孔處理，得到鋼瓶瓶體；
(3)對步驟(2)鉆孔后的鋼瓶瓶體進行固溶熱處理；
(4)對步驟(3)處理之后的鋼瓶肩內面進行加工使之平滑，螺紋加工，瓶內沖洗，得到高壓氣鋼瓶。