本發(fā)明還涉及一種不銹鋼管，所述不銹鋼管包含不高于0.02wt％的量的碳，不高于1.0wt％的量的錳，不高于0.03wt％的量的磷，不高于0.015wt％的量的硫，不高于0.8wt％的量的硅，17.5wt％-18.5wt％的量的鎳，19.5wt％-20.5wt％的量的鉻，6.0wt％-6.5wt％的量的鋁，0.18wt％-0.25wt％的量的氮，和0.5wt％-1.0wt％的量的銅，以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)。
具有高含量的鉬、鎳和銅的高品級奧氏體不銹鋼適合于海水環(huán)境中的應用以及適合于導流侵蝕性含氯介質(zhì)。
為了制造這種不銹鋼材料的管，通過冷成型將半成品即中空件成型為具有限定外徑和內(nèi)徑的管。然而，冷成型特別導致管的硬度顯著增加。
為了能夠?qū)⑦@些管用于上述應用，它們必須以具有6m或更長的絞股長度的無縫管的形式運輸，這使在包裝、運輸和另外的加工期間的處理變得復雜。
此外，另外的加工，特別是對于近海油田(off-shore field)中的應用，通常需要將成品不銹鋼管與其它絞股進行絞合以形成包覆的管束。然而，冷成型奧氏體不銹鋼管的高硬度在這方面是不利的。
相比之下，本發(fā)明的目的是提供一種制造奧氏體不銹鋼管的方法，所述方法使得不銹鋼管能夠在另外的加工步驟中絞合，同時能夠?qū)⒐苓\輸?shù)搅硪粋€進行所述另外的加工步驟的位置。
此外，本發(fā)明的目的是提供一種包含所需性質(zhì)的不銹鋼管。
通過一種制造不銹鋼管的方法實現(xiàn)上述目的中的至少一個，所述方法包括以下步驟：提供一種奧氏體不銹鋼的管狀中空件，其中所述不銹鋼包含不高于0.02wt％的量的碳、不高于1.0wt％的量的錳、不高于0.03wt％的量的磷、不高于0.015wt％的量的硫、不高于0.8wt％的量的硅、17.5wt％-18.5wt％的量的鎳、19.5wt％-20.5wt％的量的鉻、6.0wt％-6.5wt％的量的鉬、0.18wt％-0.25wt％的量的氮、和0.5wt％-1.0wt％的量的銅以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)；將所述中空件冷成型為管；卷繞所述管和在1100-1200℃的溫度范圍內(nèi)對冷成型后的卷繞管進行退火。
本申請意義上的冷成型考慮所有的成型方法，其中中空件即半成品在低于所用不銹鋼的再結(jié)晶溫度的溫度下成型。
在本申請的意義上，冷成型特別是通過皮爾格冷軋或冷拔來進行。
特別是為了制造精密的不銹鋼管，將作為半成品的擴面中空件在完全冷卻狀態(tài)下通過壓縮應力進行冷軋。因此，中空件成型為具有限定的縮小外徑和限定的壁厚或壁強度的管。
為了在皮爾格冷軋中這樣做，軋制期間中空件被推到具有成品管內(nèi)徑的校準芯軸(mandrel)上，因此從外部被兩個限定成品管外徑的校準輥抓住，并且以縱向方向在芯軸上軋制。
在皮爾格冷軋期間，中空件在朝向芯軸的方向上經(jīng)歷步進式進給(infeed)，并超出芯軸。在兩個進給步驟之間，輥在芯軸上旋轉(zhuǎn)移動，從而軋制中空件。在上面旋轉(zhuǎn)地安裝有輥的輥支架(stand)的每個返回點處，輥脫離中空件，并且通過另外的步驟將中空件朝向設備，即朝向芯軸和輥進給。
通過平移驅(qū)動的進給夾持鞍(clamping saddle)來進行中空件在芯軸上的進給，所述進給夾持鞍在平行于芯軸的軸的方向上平移運動，并將該運動傳遞至中空件。
另外，在進給期間，中空件繞其縱軸旋轉(zhuǎn)以便使得均勻地軋制中空件。通過對管的每個部分進行多次軋制，獲得管的均勻的壁厚和圓度以及均勻的內(nèi)徑和外徑。因此，通常來講，進給步長小于輥支架在兩個返回點之間的整個擺幅。
相比之下，在作為另外的冷成型方法的冷拔期間，通過內(nèi)徑小于中空件外徑的拉模拉伸中空件，從而成型和重新定尺寸。
根據(jù)管的冷拔中使用的工具，將所謂的中空件冷拔(hollow drawing)和所謂的芯式冷拔(core drawing)或棒式冷拔(rod drawing)區(qū)分開。在中空件冷拔中，只通過拉模(也稱為拉環(huán))進行成型。在芯式冷拔或棒式冷拔中，所拉伸的管的內(nèi)徑以及壁厚還由位于中空件內(nèi)部的芯軸限定。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，使用奧氏體不銹鋼管，即在室溫下具有完全奧氏體結(jié)構(gòu)的鋼。這種鋼由于其良好的剛度以及其良好的耐腐蝕性而已知。相當高含量的鉬、鎳、鉻和銅導致具有優(yōu)異耐腐蝕性的鋼，其中所述鋼同時具有高拉伸強度和良好的焊接性能。
例如，具有給定量鉬、鎳和銅的奧氏體不銹鋼可由制造商Sandvik在商標254SMO下獲得。這種鋼滿足代表6Mo型奧氏體不銹鋼的品質(zhì)UNS S31254(UNS＝材料和合金的統(tǒng)一編號系統(tǒng))。
對于近海應用，冷成型制造的不銹鋼管需要在塑性包覆中與其它絞股進行絞合。然而，結(jié)果是，這些冷成型后的奧氏體不銹鋼的硬度對于絞合來說太高，甚至使絞合無法進行。
通過在冷成型后的一個步驟中對冷成型管在1100℃-1200℃范圍內(nèi)的溫度下進行軟退火，可使管的硬度回到允許絞合的范圍。根據(jù)現(xiàn)有技術，通常在皮爾格冷軋或冷拔后將成型管進給到感應加熱線圈中進行軟退火。然而，令人驚訝地的發(fā)現(xiàn)，軟退火的效果通過隨后對成品管進行卷繞或盤繞后會大打折扣。但是，制造成環(huán)，即管離開制管設備時是卷繞的，對于制造長度超過6m的連續(xù)管是必須的，以便允許將成品管運輸?shù)竭M行絞合的位置。此外，從環(huán)即卷繞或盤繞形式對成品不銹鋼管進行絞合也明顯更加容易。
因此，根據(jù)本發(fā)明，奧氏體不銹鋼管在退火之前卷繞或盤繞，并且僅在隨后，即在卷繞狀態(tài)下退火。
因此，在卷繞狀態(tài)下制造的管，即在從鋼管廠運輸前，具有90HRB或更低、優(yōu)選80HRB或更低的洛氏硬度。
在一個實施方式中，特別有利的是，在1115℃-1155℃范圍內(nèi)的溫度下、優(yōu)選在1120℃-1150℃范圍內(nèi)的溫度下對卷繞的管進行退火。
如果在本申請中陳述管在指定溫度下退火，這意味著管材料本身達到該溫度。
實施方式中的精確溫度設定為使得成品的退火卷繞管的洛氏硬度為90HRB或更低，優(yōu)選80HRB或更低。
就本申請意義上的管的卷繞而言，考慮在無芯或卷軸的情況下將管松散地卷繞以形成環(huán)，或者在芯上或在卷軸上卷繞管。
在一個實施方式中，這種方式制造的管的長度至少為6m，優(yōu)選至少12m，特別優(yōu)選至少100m。
在一個實施方式中制造的管的尺寸為6mm×0.8mm至26mm×2.5mm(直徑×壁厚)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有用的是，在一個實施方式中將管以卷繞環(huán)然而無卷軸或芯的形式在退火爐中退火。
然而，在一個實施方式中，準備運輸?shù)某善饭鼙仨毦砝@到卷軸上，優(yōu)選卷繞到木制卷軸上，以便使得后期階段中能夠自動絞合。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施方式中，卷繞并已退火的管在另外的步驟中再次卷繞到卷軸上，優(yōu)選再次卷繞到木制卷軸上。
特別有用的是，在本發(fā)明的一個實施方式中，鋼管以卷繞狀態(tài)運輸。
特別有用的是，在本發(fā)明的一個實施方式中，卷繞的管在無卷軸或芯的情況下，在使得退火后的管的洛氏硬度為80HRB或更低的溫度下退火。被證實對該目的有用的溫度是1120℃。一旦鋼管隨后卷繞到卷軸上，即從無芯的環(huán)形狀態(tài)再次卷繞到卷軸上，管的洛氏硬度優(yōu)選為90HRB或更低。
在本發(fā)明的一個實施方式中，退火在真空氣氛中進行，優(yōu)選在6毫巴或更低的壓力下進行。在一個可選實施方式中，管在惰性氣體氣氛、優(yōu)選含有氬氣的惰性氣體氣氛下退火。在真空或惰性氣體氣氛中進行退火具有的優(yōu)點在于管不被氧化。
在本發(fā)明的一個實施方式中，管在豎爐中進行退火以使得管的材料本身達到所需的高溫。
在本發(fā)明的一個實施方式中，將管在1100℃-1200℃范圍內(nèi)的溫度下保持至少5分鐘且至多20分鐘的時間，優(yōu)選大約10分鐘的時間。
在本發(fā)明的一個實施方式中，所述方法在卷繞的管退火后還包括以下步驟：使管開卷，對管進一步冷成型，卷繞管，對卷繞的管在1100℃-1200℃范圍內(nèi)的溫度下進一步退火。
在方法步驟的序列中，冷成型管的第一次軟退火用于為進一步的冷成型做準備。
同時，本發(fā)明的一個實施方式是方便的，其中管進行皮爾格冷軋，并在第一次軟退火后進行冷拔，以達到最終的尺寸。僅在這之后進行軟退火，以便使得管能夠在后期階段進行絞合。
在一個實施方式中，管在退火之前在內(nèi)部和/或外部進行脫脂，即清除潤滑劑。該實施方式中的脫脂優(yōu)選在CO2的幫助下進行。
通過如下的不銹鋼管實現(xiàn)以上目的中的至少一個，該不銹鋼管包含不高于0.02wt％的量的碳、不高于1.0wt％的量的錳、不高于0.03wt％的量的磷、不高于0.015wt％的量的硫、不高于0.8wt％的量的硅、17.5wt％-18.5wt％的量的鎳、19.5wt％-20.5wt％的量的鉻、6.0wt％-6.5wt％的量的鋁、0.18wt％-0.25wt％的量的氮、和0.5wt％-1.0wt％的量的銅以及余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)；其中不銹鋼管是卷繞的并且在卷繞狀態(tài)下具有小于90HRB、優(yōu)選小于80HRB的硬度。
因此，一個實施方式中的卷繞的不銹鋼管的應變至少為35％。
特別地，一個實施方式中的不銹鋼管通過上述方法的實施方式來制造。
至于已經(jīng)關于根據(jù)本發(fā)明的制造方法描述了本發(fā)明的方面，根據(jù)本發(fā)明的管包括那些與應用的方法相關的特征。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點、特征和應用通過以下實施例的描述變得更加明顯。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的制造不銹鋼管的方法的流程圖。
在本發(fā)明的實施例中，將由Sandvik 254 SMO材料制成的中空件通過皮爾格冷軋成型為外徑為10mm且壁厚為1.5mm的不銹鋼管，在皮爾格冷軋之后卷繞成環(huán)，所述環(huán)不卷繞在芯或卷軸上，隨后進行軟退火。
中空件的材料為可從Sandvik公司購得的高合金奧氏體不銹鋼254SMO。該鋼滿足美國機械工程師學會(SME)的標準UNS S31254(254SMO)，可用于鍋爐和高壓容器。示例性用于此處考慮的中空件的材料Sandvik 254 SMO除了鐵之外還含有0.011wt％的C、0.45wt％的Si、0.56wt％的Mn、0.022wt％的P、小于0.001wt％的S、20.13wt％的Cr、17.82wt％的Ni、6.09wt％的Mo、0.091的Co、0.004wt％的Ti、0.51wt％的Cu以及0.2wt％的N。
成品管如下形成管，其關于近海應用在制管設備外進行的另外的方法步驟中進行絞合，從而與其它管形成絞股。
管在皮爾格冷軋和卷繞之后，在卷繞態(tài)下在1120℃的溫度下退火大約10分鐘的時間。成品管在冷卻后具有73HRB-77HRB的硬度、大約41％的應變以及370MPa(N/M2)的拉伸強度Rp0.2。一旦這種管隨后卷繞到木制卷軸上，或從無卷軸的環(huán)再次卷繞到卷軸上，在木制卷軸上的管具有90HRB或更小的硬度。
相比之下，在常規(guī)溫度下退火的相同材料Sandvik 254 SMO的未卷繞管的硬度為96HRB。因此，這種常規(guī)管在卷繞后硬度進一步增加，其硬度對于絞合明顯太硬。
為了說明，參照圖1的流程圖，現(xiàn)在再次對根據(jù)本發(fā)明的制造不銹鋼管的方法進行簡要總結(jié)。
首先，步驟1中，提供一種作為原料的奧氏體不銹鋼中空件，所述奧氏體不銹鋼中空件除了鐵以外還包含0.011wt％的C、0.45wt％的Si、0.56wt％的Mn、0.022wt％的P、小于0.001wt％的S、20.13wt％的Cr、17.82wt％的Ni、6.09wt％的Mo、0.091的Co、0.004wt％的Ti、0.51wt％的Cu以及0.2wt％的N。該中空件隨后通過皮爾格冷軋2冷成型為成品尺寸的管。
在皮爾格冷軋2期間，將潤滑劑施加于輥與管/中空件之間，以及施加于芯軸與管/中空件之間，因此，該潤滑劑在退火之前必須分兩步在外部3和內(nèi)部4除去。隨后在步驟5中進行第一次退火。對于特定應用，可在步驟6中例如通過冷拔進行進一步的冷成型。在第二次冷成型后，管在步驟5中再次退火之前必須重復步驟3和4，即除去潤滑劑或脫脂。在退火之后，將管在步驟7中進行包裝。該包裝在一些實施方式中是指將鋼管從環(huán)再卷繞到卷軸上。
為了原始公開的目的，要指出，所有的特征，如對于本領域技術人員從本說明書、從附圖和從權利要求中明顯得出的特征，即使它們只是文字性地與特定的其它特征相組合進行了描述，也可以本身相組合或與本文中公開的特征的其它組合任意組合，只要這些組合沒有被明確排除或技術環(huán)境使得這些組合不可行或無效即可。這里省略了對所有可行的特征組合的全面明確的描述，以便提供簡要和可讀的說明書。
盡管本發(fā)明已在附圖和前面的說明書進行了詳細的描繪和描述，但是該說明和描述僅是示例性的，不視為限制由權利要求書限定的保護范圍。本發(fā)明不限于公開的實施方式。
對于本領域技術人員而言，所公開實施方式的變體從附圖，從說明書和從所附權利要求書變得顯而易見。在權利要求中，術語“包括”不排除其它要素或步驟，不定冠詞“一個”不排除復數(shù)。在獨立的權利要求中保護特定特征的事實不排除它們的組合。權利要求書中的參考編號不認為限制保護范圍。