衛(wèi)生級(jí)(食品級(jí))無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)與應(yīng)用

6/6衛(wèi)生級(jí)(食品級(jí)）無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)與應(yīng)用隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷地發(fā)展，各工業(yè)行業(yè)使用衛(wèi)生級(jí)(食品級(jí)）無(wú)縫不銹鋼管越來(lái)越廣。通過(guò)對(duì)不銹表面鈍化層耐腐蝕能力分析,并結(jié)合本公司生產(chǎn)小型衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管的工藝與設(shè)備應(yīng)用,生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼管，滿足工業(yè)流體管的需求，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,替代進(jìn)口。關(guān)鍵詞:表面鈍化層耐腐蝕能力生產(chǎn)工藝與設(shè)備管內(nèi)外表面光潔度

衛(wèi)生級(jí)(食品級(jí)）無(wú)縫不銹鋼管在制藥、食品、啤酒、飲用水、生物工程、化學(xué)工程、空氣凈化、航空、核工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)多領(lǐng)域多行業(yè)上廣泛地應(yīng)用，每年有大量的進(jìn)口。這里介紹本廠生產(chǎn)衛(wèi)生級(jí)（食品級(jí)）無(wú)縫不銹鋼管的工藝與設(shè)備、管的性能與質(zhì)量。此管屬于國(guó)內(nèi)最先進(jìn)最精密水平已廣泛應(yīng)用,并出口國(guó)外。一、不銹鋼的表面分析俄歇電了能譜(AES）法和X射線光能譜（SPS)法都可用于不銹鋼表面分析,從而確定不銹鋼管內(nèi)外表面耐腐蝕能力。AEＳ法的分析直徑非常小，可以小于２0nm，它的最初功能是作為元素的辨認(rèn)。XＰS法的分析直么大約１0μm，主要用于確定臨近表面元素的化學(xué)狀態(tài)。用AES和ＸPS探測(cè)儀對(duì)機(jī)械拋光的已暴露在大氣中316不銹鋼表面進(jìn)行掃描的結(jié)果表明,對(duì)不銹鋼金剛表面分析總深度最典型的為15ｎｍ,并且提供了有關(guān)鈍化層的成分、厚度及它的耐腐蝕能力等。根據(jù)定義,奧氏體不銹鋼含有高鉻和鎳，有的含鉬（如３１6L00Cｒ１7Ｎi14Mo2）、鈦等，一般含有10．5％的鉻以上具有較好耐腐蝕能力。耐腐蝕是因?yàn)楦汇t鈍化層具有保護(hù)性能的結(jié)果，鈍化層通常為3—5nｍ厚，或相當(dāng)于15層原子那樣厚.鈍化層是在鉻和鐵被氧化的氧化-還原反應(yīng)過(guò)程中形成的,如果鈍化層遭破壞，又會(huì)迅速形成新的鈍化層和/緊隨著發(fā)生電化學(xué)腐蝕，會(huì)出現(xiàn)不銹鋼深層點(diǎn)蝕及晶間腐蝕。鈍化層耐腐蝕能力與不銹鋼中所含化學(xué)成分含量有關(guān)，如高鉻、加鎳與鉬等都能提高鈍化層結(jié)合能電勢(shì)，加強(qiáng)鈍化層耐腐蝕能力；并與不銹鋼管內(nèi)表面處理及使用流體介質(zhì)有關(guān).二、不銹鋼管表面腐蝕情況１、在含Ci－介質(zhì)中不銹鋼表面鈍化層容易被破壞，這是因?yàn)椋胕－氧化電勢(shì)能較大。如果鈍化層印化層僅僅在金屬就將繼續(xù)腐蝕下去.在很多情況下,鈍化層僅僅在金屬表面的局部地方被破壞，腐蝕的作用在于形成細(xì)小的孔或凹坑,在材料表面產(chǎn)生無(wú)規(guī)律分布的小坑狀腐蝕稱為點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕速率隨溫度升高而增加，隨濃度增加而增加。解決方法是用超低或低碳不銹鋼（如用３16Ｌ304L）２、奧氏體不銹金剛在制造和焊接時(shí)不銹鋼表面鈍經(jīng)層容易被破壞。制造和焊接時(shí)加熱溫度和加熱速度在不銹鋼敏化溫度區(qū)域（約４2５—81５℃）時(shí)，材料中過(guò)飽和碳就會(huì)在晶粒邊界首先析出,并與鉻結(jié)合形成碳化鉻Cr23C6，此時(shí)碳在奧氏體內(nèi)的擴(kuò)散速度比鉻擴(kuò)散速度大,鉻來(lái)不及補(bǔ)充晶界由于形成碳化鉻而損失的鉻，結(jié)果晶界的鉻含量就就隨碳化鉻的不斷析出而不斷降低，形成所謂的貧鉻區(qū),使電墊能減弱,鈍化層耐腐蝕能力下降。當(dāng)與介質(zhì)中Ｃi-等腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，就會(huì)引起微電池腐蝕。雖然腐蝕僅在晶粒表面，但卻迅速深入內(nèi)部形成晶間腐蝕。特別不銹鋼管在焊接處理部位較為明顯.3、應(yīng)力腐蝕裂紋：是靜應(yīng)力和導(dǎo)致裂紋與金屬脆化的腐蝕共同的作用。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋破破壞的環(huán)境通常是相當(dāng)復(fù)雜的。不僅是拉伸應(yīng)力，而這種應(yīng)力和由于制作、焊接、或熱處理在金屬中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的組合.三、不銹鋼管內(nèi)外表面處理與耐腐蝕關(guān)系不銹鋼管內(nèi)外表面（特別如電解拋光、機(jī)械拋光后）具有良好的鈍化層，耐腐蝕能力較強(qiáng)。內(nèi)外表面光潔度高，介質(zhì)粘附很少有利于耐腐蝕.管內(nèi)表面光潔度高液體介質(zhì)滯留越少,有利于沖洗,特別在制藥行業(yè)。1、管內(nèi)表面電解拋光(電化學(xué)拋光)：電解拋光液是磷酸、硫酸、鉻酐、明膠、重鉻酸鉀等。不銹鋼管內(nèi)表面在陽(yáng)極上，拋光液在和內(nèi)流動(dòng)通以低電壓大電流而進(jìn)行電解拋光處理。這時(shí)管內(nèi)表面同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)相互矛盾的過(guò)程，即金屬表面鈍化層(含稠性粘膜）生成與溶解.由于表面微觀的凸起部分和凹進(jìn)部分成膜進(jìn)入鈍化的條件是不同的,又由于陽(yáng)極溶解。由于表面微觀凸起部分和凹進(jìn)部分成膜進(jìn)入鈍化的條件是不同的,又由于陽(yáng)極溶解，陽(yáng)極區(qū)金屬鹽濃度不斷增加，在表面形成一種高電阻的稠性粘膜.該膜在凹凸處厚度不同導(dǎo)致陽(yáng)極表面電流密度大,尖端放電溶解速度快,在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到削平突出的微觀部分的目的，能達(dá)到很高的光潔度Ｒa≤0.２-0.4μm。并在這種作用下,管內(nèi)表增加了鉻含量，增加了金屬表面鈍化層的耐腐蝕能力。如何掌握拋光的質(zhì)量要與電解液配方、濃度、溫度、通電時(shí)間、電流密度、電極狀況、管表面處理程度等有關(guān)。技術(shù)掌握不好反而會(huì)破壞管表面光潔度,電解程度過(guò)大會(huì)出現(xiàn)更多更大的凹凸面，甚至條管報(bào)廢，真正制作好質(zhì)量需要一定技術(shù)，費(fèi)用成本較高.２、管內(nèi)表面機(jī)械拋光：有旋轉(zhuǎn)與直線拋光。這里以旋轉(zhuǎn)機(jī)械拋光為例：機(jī)械拋光設(shè)備較為簡(jiǎn)單，動(dòng)力與拋光盤(pán)、高級(jí)拋光設(shè)備較為簡(jiǎn)單，動(dòng)力與拋光盤(pán)、高級(jí)拋光蠟。采用逐級(jí)細(xì)砂粒作的布盤(pán)與布盤(pán)在管內(nèi)外表面上來(lái)回多次多道進(jìn)行拋光處理,光潔度能達(dá)到Ra≤0．2-0．４μm。機(jī)械拋光與電解拋光相比較具有設(shè)備簡(jiǎn)單、技術(shù)含量低容易掌握，費(fèi)用成本也低,不會(huì)破壞管而造成報(bào)廢，因此廣泛地應(yīng)用。但表面印化層耐腐蝕能力電解拋光要好的多。四、衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)工藝煉鋼——軋制圓鋼--穿孔—－冷拔--冷軋—－光亮退火－—內(nèi)表面拋光-－外表面拋光—－檢測(cè)驗(yàn)收-—包裝入庫(kù)。本廠生產(chǎn)衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管是從冷拔開(kāi)始。在生中幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)備:１、冷拔管機(jī)：圓鋼穿孔后稱荒管,一般荒管為Ф65*5mm或Ф100＊７ｍｍ。一般工業(yè)用的衛(wèi)生級(jí)不銹鋼管從Ф14*1ｍm至Ф200＊3ｍm，這樣需要擴(kuò)管與拉小管，要有冷拔管機(jī)來(lái)進(jìn)行.有時(shí)需要幾次擴(kuò)管或拉小管，而又退火（熱處理）與酸洗循環(huán)進(jìn)行.冷拔管機(jī)種類、規(guī)格，芯棒種類、規(guī)格很多不作描述。冷拔的主要優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率較高;生產(chǎn)中變更產(chǎn)品規(guī)格比較方便，靈活性大；工具的設(shè)備和制作以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)維護(hù)比較簡(jiǎn)單。冷拔的主要缺點(diǎn)是：道次變形量小,因此加工道次多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；金屬消耗大.管內(nèi)外表面光潔度差（談不上潔度)。2、多輥式冷軋管機(jī)：是國(guó)內(nèi)制造衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管關(guān)鍵設(shè)備。以冷拔后鋼管為坯料，冷軋后管內(nèi)外徑與壁厚尺寸正負(fù)小于0.02—0.０5mm，管內(nèi)外表面光潔度Ra≤0。8μｍ，并可制作到壁厚0。5mm.再經(jīng)拋光處理管內(nèi)外表面光潔度可達(dá)Ra≤0.2—０.4μｍ（如鏡面）.多輥式冷軋管機(jī)種類、規(guī)格，芯棒種類、規(guī)格很多不作描述。冷軋后管最大的缺點(diǎn)是硬態(tài)，也即屈強(qiáng)系數(shù)較大，不宜擴(kuò)口、彎曲，嚴(yán)格地說(shuō)還是不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此要進(jìn)行熱固熔處理（退火)。一般情況不銹鋼管經(jīng)普通熱固熔處理爐(奶火爐）處理后,管內(nèi)外表面出現(xiàn)氧化皮需要酸洗,這樣又破壞了原來(lái)冷軋后管的內(nèi)外表面光潔度,出現(xiàn)微小凹凸不平,達(dá)不到衛(wèi)生級(jí)管表面光潔度標(biāo)準(zhǔn).因此要選擇氣體保護(hù)光亮退火爐。3、氣體保護(hù)光亮退火爐：有兩部分組成，光亮退火爐爐體與氨分解成套裝置。光亮退火爐爐體：主要結(jié)構(gòu)由圓形截面馬弗罐,采用兩側(cè)和底部部布置高溫發(fā)熱絲的加熱方法，氨分解氣作為保護(hù)氣體和循環(huán)冷卻氣。結(jié)構(gòu)緊湊，操作安全，控制可靠和維修方便,爐溫均勻（溫度可達(dá)1150℃）,通源損耗低,能充分利用保護(hù)氣，冷卻速度快，保證了防止碳化鉻的重新沉淀析出,使所有碳化鉻完全固溶入奧氏體基體內(nèi),改變了原有冷軋后管的硬態(tài)與金相組織，真正達(dá)到固溶處理的目的。氨分解成套裝置：利用純凈液氯分解成7０％氫氣與30％氨氣，填充入爐體內(nèi)驅(qū)跑空氣(氧氣），盡可能空氣越小。經(jīng)氣體保護(hù)光亮退火爐處理后不銹鋼管已是軟態(tài)，內(nèi)外表面少有氧化皮，不需要酸洗處理，并保持冷軋后的管內(nèi)外表面光潔度.4、管內(nèi)表面機(jī)械拋光機(jī):上已敘述。5、管外表面機(jī)械拋光機(jī)：上已敘述.五、衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管的選購(gòu)不銹鋼是少含有50％的鐵和１0。5％的鉻,并還加入如鎳、鈦、鉬等，根據(jù)含有休學(xué)成分的不同,金屬內(nèi)部的金相組織也不同,這就有馬氏體型、鐵素體型、奧氏體型、雙相、沉淀硬化型不銹鋼等。衛(wèi)生級(jí)無(wú)縫不銹鋼管也有不同的材質(zhì)。一般工業(yè)常用用管奧氏體型不銹鋼材質(zhì)較多;0Cｒ１9Ni9(ＳUS304）、０0Cr1９Ni11（SUS304L）、０Cr１7N