锆无缝管材加工技术的相关分析

周鑫

（中国原子能科学研究院，北京 102413）

锆无缝管材加工技术的相关分析

周鑫

（中国原子能科学研究院，北京 102413）

随着我国科学技术不断的发展进步，在很大程度上推动了锆无缝管材加工技术的发展进程，人们也在不断增强对其的重视程度。所以，本文主要立足于锆无缝管材加工技术，展开了深入的研究与分析。

锆无缝管材；加工技术；生产工艺

1 工业锆材概述

通常情况来讲，锆材自身具有较强的耐腐蚀性，在处于有机酸、无机酸、强碱或者是一些熔融盐当中，均能切实体现出来。在将其应用在化工领域当中，主要是将其用在热交换器、气提塔、反应器或者是腐蚀介质管道等方面上。例如，在进行过氧化氢生产的过程当中，可以通过利用锆制水接管或者利用浓缩管理等。而在进行化肥生产的过程当中，也完全可以使用锆制尿素减压阀等。锆材自身不仅具有较强的耐腐蚀性，还具有非常良好的焊接性以及加工性。由于锆材的焊接性能较为良好，所以可以使用多种不同的焊接方式来进行焊接。因此，站在整体的角度上来看，正是因为锆材自身拥有诸多优势特点，才能够被广泛地加工为不同规格类型的管、板等产品。

2 锆物缝管材加工的技术要求

下文将主要以某个化工项目当中的换热器，所采用的R60702工业纯锆无缝管材为具体例子，其规格为：φ25.4mm×2mm×4500mm，ASMESB523-04《锆和锆合金无缝与焊接管》规定下的该材料的化学成本，主要由表1所示。

R60702工业锆无缝管材性能以及检测要求具体如下：（1）扩口。针对这点要求，该R60702工业锆无缝管材的外径扩口率要大于等于15%，要求外径扩张大于等于29.21mm。（2）力学性能。对R60702工业锆无缝管材的力学性能要求上，需要保证抗拉强度大于等于379MPa左右，屈服强度则是为大于等于208MPa，针对该种管材的伸长率要求上，则需要在最大限度上确保大于等于16%左右。（3）水压试验。要求该R60702工业锆无缝管材的P等于2St，D则等于16.3MPa，进行保压的时间，也是需要确保超过于5s之上。（4）气压试验。这点是完全可以代替于水压试验，要求R60702工业锆无缝管材的P值，应当大于等于1.03MPa，对其保压的时间则是要大于等于5s左右。（5）对R60702工业锆无缝管材进行无损检测和超声波检测。（6）尺寸偏差；确保外径为φ25.4mm±0.127mm，壁厚为，直度应当大于等于2.1mm/m。

表1 R60702材料化学成分

3 生产工艺分析

3.1 生产工艺流程

主要是将该R60702工业锆无缝管材产品，实际加工过程中的诸多特点考虑其中，进而制定的产品生产工艺流程：胚料处理—穿孔或是挤压—酸碱洗—表面处理—轧制—去油—锯切—退火—表面处理—矫直—定切—成品检验—包装—入库。

3.2 荒管加工工艺的实际选择

从整体角度上看，锆材荒管的主要生产工艺，可以将其分成热挤压或者斜轧穿孔两种不同的工艺。通常来讲，挤压荒管的生产方式，是能够有效的使材料在处于三向压应力所产生的作用之下，逐渐发生塑性变形。也就是说，能够在某种程度上提升材料自身的变形量。与此同时，对一些具有较大压应力的破碎晶粒，进行挤压之后，就能够在很大程度上帮助其获得更好的内部组织。

在处于较为良好的润滑以及精密的工模具条件之下，挤压荒管能够在很大程度上，提升自身的尺寸精准度。尤其是针对于一些较长的荒管来看，这种方式在其中更占据着非常重要的地位。但是，目前我国对于锆材的挤压润滑方式方面，还仍然通过使用钢包套的方式，这种润滑方式，会在一定程度上导致挤压过后的锆材荒管内层表面，以及外层表面留有厚厚的铜层。为了能够最大限度确保后期相关轧制产品的实际质量状况，需要增强对及时铜层去除干净的重视程度。

对比于热挤压方式，斜轧穿孔具有较好的特点，包括：使用设备相对简单、生产效率较高、工模具损耗程度较低、成本低、成材率偏高等。此外，这里还需要加强注意的一点是：在使用斜轧穿孔的过程时，完全不需要使用任何润滑方式，意味着在后期对其进行处理的过程当中，相对简单一些，能够在一定程度上减少实际的生产周期。总体来看，对于生产规

模较为单一、批量较小的锆管材来讲，通过使用斜轧穿孔的生产方式，要比使用热挤压方式更加具有经济性和高效性。

通过上文所阐述的内容来看，本文主要是选用斜轧穿孔的生产方式，来对荒管进行生产，荒管的规则为：φ78mm×8m。

3.3 轧制工艺的选择

工业纯锆R60702无缝管材来讲，自身具有较为良好的塑性以及加工性。并且伴随着加工变形率的不断增加，会在很大程度上影响其自身的强度，并使其随之提升。当变形率处于20%左右的过程时，材料自身有着非常明显的硬化趋势。但是，在对其进行后续加工的过程当中，一些基本性能始终保持在某种特定的塑性范围中，这时该管材的伸长率则为10%左右。塑性能够为该材料在后续相关加工的可能性打下良好的基础保障。依照于一些相关的信息数据显示分析，纯锆无缝管材的单道次冷轧断面的收缩率，则可以高达近40%～80%之间，伸长率也能尽可能的实现25%～60%范围内。

在将本文所提出的R60702工业锆无缝管材，自身所涉及到的主要原料以及成品规格考虑在其中，通过使用表2当中所阐述的冷轧工艺方式。针对初轧变形量则通过使用平均分配变形量的方式来进行，成品轧制则主要利用小变形量方式。其目的是为了能够在最大限度上，确保后续进行轧制过程中的较高稳定性，以及提升尺寸的精准度。

表2 冷轧工艺

3.4 热处理工艺选择

R60702工业锆无缝管材的材质，具有一定程度的冷加工硬化趋势。需要对已经进行冷轧之后的管材进行预热处理，其目的是便于后续轧制工艺的展开，也是为了能够尽可能的获得拥有组织较为均匀、加工性能良好的材料，然后对制品或者成品管材方面，应当通过使用再结晶的形式对其进行退火。但是因为处于大气状态之下，在对管材进行退火的过程当中，必定会使R60702工业锆无缝管材的表面，逐渐形成致密氧化层，这样就会在很大程度上提高了后期生产、制作过程中的难度以及复杂性。

表3 R60702工业锆无缝管材成品尺寸

表4 R60702工业锆无缝管材工艺性能

3.5 研究分析结果

在本文所有使用的生产工艺当中，获得该R60702工业锆无缝管材尺寸以及工艺性能可以参考于表3、4。

依照于上文所阐述的内容来看，本文在进行R60702工业锆无缝管材实际生产的过程当中，通过使用真空退火炉，能够在很大程度上避免后续出现一些不必要的氧化皮，尽可能降低各种不同种类下的热处理所产生的缺陷问题，进而最终有效提升该产品的实际质量水平。在针对于规格为φ25.4mm×2m下的R60702工业锆无缝管材来讲，在合理的通过使用热处理的加工技术，能够获得更好的力学性能以及组织结构。

4 结语

综上所述，本文首先针对工业锆材的具体含义进行概述。然后在针对R60702工业锆无缝管材实际加工过程当中，所提出的各项技术要求进行简单的阐述。最后对于R60702工业锆无缝管材生产加工过程中的工艺流程进行分析，并从生产工艺流程、荒管加工工艺的实际选择、轧制工艺的选择、热处理工艺选择、研究分析结果，对其逐一的仔细描述。只有不断增强对锆无缝管材加工过程中相关技术，以及要点的重视程度，才能够切实提高我国锆无缝管材加工的实际效率以及质量水平，进而在最大限度上推动其发展进程，使其始终保持较为稳定、良好、有效的状态下发展运行。

[1]李农,刘世萍,代春,陈丽. 冷加工变形率对工业纯锆管材组织与性能的影响[J]. 钛工业进展,2010,01:36-38.

TG335.71

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0201-02