冷加工对不锈钢钢管性能的损害及消除

来源:金属材料及热处理作者:夏立芳

  不锈钢特别是奥氏体不锈钢具有优良的塑性,使得诸如冷拔、冷轧、冷滚轧、冷弯、冷胀、冷扭曲等冷加工方式很容易实现,但是,所有这些冷加工实际上像焊接一样,都会给不锈钢钢管的性能,尤其是耐蚀或耐热性能带来不可避免的损害。具体是:

  1、会导致材料晶格位错等微观缺陷和表面粗糙度的增加,并诱发马氏体相变及碳化物的析出。如冷加工后奥氏体钢呈现出磁性增加现象。

  2、导致材料晶格位错或相变发生在表面,就会成为孔蚀等局部腐蚀的始发位置。这种现象在变形程度达到20%减断面率时会出现直接不良影响。

  3、冷加工以后将在材料中留下残余应力,残余应力对材料的抗应力腐蚀开裂(SCC)极为不利。任何程度的冷加工对会使材料的SCC敏感性大增。

  4、冷加工程度对奥氏体不锈钢的高温持久强度也有不良影响。一般工作温度越高或断裂寿命要求越高,允许的冷加工程度也越低。

  5、对于承受交变载荷的不锈钢钢管应用,冷加工会因伸长率和剩余伸长率降低使其开裂扩展速率上升而造成不利影响。

  消除的方法是:

  1、绝大多数国家的不锈钢钢管标准,尤其是欧洲统一的不锈钢钢管标准规定所有不锈钢无缝钢管都必须以固溶或退火状态供货,以消除冷加工及焊接等加工造成的性能损害。

  2、固溶处理要注意3个关键参数:加热温度,快速冷却方法以及高温停留时间。过高的固溶处理温度或停留时间,会对材料的耐蚀性不利。判定固溶是否到位,硬度测定,扩口、卷边、压扁、拉伸数据都可以判定,其中硬度测定最简便。

  3、由于固溶或退火因高温加热及酸洗处理,使制造成本及生产周期明显增加,加之有酸雾等废气和废水排放等,部分企业省略该工序,采用这种产品,使用后容易产生生产和人身事故。    

  4、对于某些产品或应用条件可能难以实施固溶或退火的,控制冷加工程度(冷加工变形量)和局部进行低温消除应力退火,是减小有害影响的实用方法。