[01399005]高端装备用难变形不锈钢无缝钢管制备关键技术研发及应用

科学技术领域：该项目属于高端装备领域,涉及机械、材料、冶金、材料加工等学科。 主要技术内容：高性能不锈钢无缝管是核电、油气输送、海洋工程等高端装备领域的关键设备,由于使用环境的特殊性,组织性能要求标准极高,高端产品制造难度大,长期依赖进口。因此,研发具有自主知识产权的高性能不锈钢无缝管制备关键技术是促进我国高端装备发展的关键。 难变形不锈钢包括双相不锈钢、镍基合金不锈钢等材料冶炼、热加工难度大,制备无缝管成材率低。作为不锈钢无缝管材的传统制备方法,穿孔-冷拔法生产的产品综合力学性能难以进一步有所提高,而挤压-冷轧法制备难变形不锈钢管材时易产生裂纹、分层等组织缺陷,大幅降低产品性能和使用寿命。但经过长期的经验积累和科学研究发现,穿孔工艺过程中不仅能够使大尺寸实心坯料转变为空心毛管,同时还起到破碎晶粒、消除疏松的组织改善作用,有利于实现管壁组织均匀化分布;而冷轧时,大变形能够进一步细化空心毛管微观组织,提高至密度。穿孔-冷轧两者协调配合,能够有效优化管材微观组织结构,极大提高钢管强韧性,是一种经济高效的成型技术。基于此技术,常州工学院、常州工程职业技术学院、江苏武进不锈股份有限公司联合开展科研攻关,取得主要研发成果如下： （1）高性能不锈钢无缝管热穿孔-冷轧-固溶协同加工技术涉及管材剧烈塑性变形工序,加工时易发生不均匀变形,产生金属流动行为差异。为了达到调控变形的目的,针对高性能无缝管材进行了材料性能研发、工艺技术创新、装备机构改进,研究各工序剧烈变形特点,探明了各工位间载荷与变形量的分配规律,开发出配套模具,解决了管材塑性变形难以控制的难题,实现了生产线各工位设备之间的协调控制,稳定运行率≥95%。 （2）组织调控是提高管材性能的根本,基于热穿孔-冷轧成形过程中高性能不锈钢组织演变行为研究,建立了加工硬化、动态回复、动态再结晶流变应力模型、微观组织演变模型,构建了组织晶粒演变精确控制理论体系;创新出高性能不锈钢无缝管材新型冷轧-固溶处理装备,研制出匹配的夹持装置,完善了加工工艺,实现毛管受热均匀、避免有害相析出、晶粒尺寸与相变高度一致性。 （3）发明出高性能不锈钢无缝管材绿色表面处理新方法,提高了管材表面光洁度和清洗效率。 知识产权情况：该项目获得授权发明专利5项,实用新型专利15项,参与制定国家标准3项,发表论文10余篇,形成自主知识产权的生产工艺技术及装备结构形式。 技术指标：经鉴定,高性能不锈钢生产线工艺技术达到了国内领先水平。 应用推广及效益情况：利用上述研究成果,完成了江苏武进不锈股份有限公司不锈钢无缝管材制备的工艺技术研发、生产计划制定与现场调试工作,产品通过美国API认证,主要指标优于ASTM标准要求,目前相关产品已应用于核电装备、海洋及国防工程等领域100余项,累计生产高性能无缝管6万余吨。近两年实现新增销售额逾10亿元,取得了显著的经济效益与社会效益。