帶壓開孔技術(shù)如何改進(jìn)才能順利地應(yīng)對(duì)不銹鋼管道？

在石油、天然氣介質(zhì)的輸送行業(yè)、染料化工設(shè)備制造企業(yè)以及醫(yī)藥化工及海水淡化等領(lǐng)域

管道維護(hù)和新建工程施工作業(yè)中，有很大的幾率用到帶壓開孔技術(shù)。而這行業(yè)中進(jìn)行輸送含腐蝕或減少摻雜物的純凈介質(zhì)所使用的管道多為不銹鋼管道。因此，不銹鋼管道帶壓開孔技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。下面簡(jiǎn)要介紹不銹鋼管道材質(zhì)的特殊性和帶壓開孔的要點(diǎn)：

1.1不銹鋼材料

鋼材的含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼叫不銹鋼。這種鋼材在常溫下大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐蝕能力，并在較高溫度(>450℃)下具有較高的強(qiáng)度。含鉻量達(dá)16%～18%的鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，習(xí)慣上通稱為不銹鋼。

1.1鋼中含鉻量達(dá)12%以上時(shí)，在與氧化性介質(zhì)接觸中，由于電化學(xué)作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕；但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中，仍不易形成堅(jiān)固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力，通常增大鉻的比例或添加可以促進(jìn)鈍化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等。

1.2這些元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時(shí)改變了鋼的內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能。當(dāng)鋼中鉻量原子數(shù)量不低于12.5%時(shí)，可使鋼的電極電位發(fā)生突變，由負(fù)電位升到正的電極電位。阻止電化學(xué)腐蝕。

由于這些合金元素在鋼中的含量不同，對(duì)不銹鋼的性能產(chǎn)生不同的影響，有的有磁性，有的無磁性，有的能夠進(jìn)行熱處理，有的則不能熱處理。

在進(jìn)行這類材質(zhì)管道進(jìn)行帶壓開孔作業(yè)時(shí)，管道所含的合金元素對(duì)切削加工性影響很大，有的甚至很難切削。

2.我們使用相同的硬質(zhì)合金刀具，同樣的切削速度，并且按照《先鋒管道帶壓開孔流程》中所規(guī)定相同的操作方法來測(cè)式以下各類不銹鋼管材的帶壓開孔刀具刀削的表象。計(jì)劃挑選DN400直徑的管材，且?guī)洪_孔的孔徑均為DN200。其中雙相不銹鋼管材由于使用量較小，只有DN200材質(zhì)的管道，因此定為均進(jìn)行DN100的開孔測(cè)試。

2.1雙相不銹鋼管材

從20世紀(jì)40年代在美國(guó)誕生以來，已經(jīng)發(fā)展到第三代，雙相不銹鋼材質(zhì)的管道在抗腐蝕方面，特別是管道所輸送的介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。

雙相不銹鋼管道材質(zhì)由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織，且兩個(gè)相組織的含量基本相當(dāng)，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強(qiáng)度可達(dá)400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。

尤其應(yīng)用于電站鍋爐換熱管道、化肥廠尿素管道、中小型甲醇合成反應(yīng)器催化劑管道、化工廠內(nèi)氯乙烯氧氯化反應(yīng)器管道等特殊介質(zhì)防腐輸送管道常使用雙相不銹鋼管。這類管道帶壓開孔作業(yè)時(shí)，突出的表現(xiàn)主要是較高的屈服強(qiáng)度和較好的耐應(yīng)力腐蝕，可焊接，其焊接性能良好，焊接冷裂紋和熱裂紋的敏感性較低，容易使帶壓開孔刀具造成卷刀齒及刀齒斷裂等現(xiàn)象。

2.2馬氏體不銹鋼

管道材質(zhì)能夠進(jìn)行淬火處理，淬火后具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但內(nèi)應(yīng)力大且脆。經(jīng)低溫回火后可消除其應(yīng)力，提高塑性。在進(jìn)行此類管道進(jìn)行帶壓開孔作業(yè)時(shí)，帶壓開孔刀具切削加工較困難。管道帶壓開孔作業(yè)完成，查看刀具時(shí)，其表面有切屑擦傷或粘結(jié)，刀具易磨損。

當(dāng)此類不銹鋼管道材質(zhì)中含碳量低于0.3%時(shí)，可觀察到其內(nèi)部組織不均勻，粘附性強(qiáng)。也就是在帶壓開孔作業(yè)時(shí)俗稱的材質(zhì)具有“軟”和“黏”的特性，尤其在退刀時(shí)狀況更為明顯。帶壓開孔刀具切削管道壁時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤，且斷屑困難。在管道帶壓開孔測(cè)試中，管道壁表面切削后光滑度較低。

當(dāng)管道材質(zhì)中含碳量達(dá)0.4%～0.5%時(shí)，刀具切削作業(yè)表現(xiàn)較好。馬氏體不銹鋼管材經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，其切削加工性比退火狀態(tài)有很大改善。

2.3鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼管材加熱冷卻時(shí)組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，故熱處理不能使其強(qiáng)化，只能靠變形強(qiáng)化，性能較脆。帶壓開孔作業(yè)時(shí)，刀具切削性較好。但其切屑呈帶狀，切屑容易擦傷或粘結(jié)于帶壓開孔刀具的刃部，從而增大切削力，切削溫度升高，同時(shí)可能使厚度較薄的管道表面產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。

2.4奧氏體不銹鋼

此類管道材質(zhì)中由于含有較多的鎳(或錳)，加熱時(shí)組織不變，故淬火不能使其強(qiáng)化，可略改善其加工性。一般是通過冷加工硬化可大幅度提高強(qiáng)度，如果再經(jīng)時(shí)效處理，抗拉強(qiáng)度可達(dá)2550～2740 MPa。

奧氏體不銹鋼管材具有優(yōu)良的力學(xué)性能，良好的耐蝕能力，較突出的是冷變形能力，無磁性。管材在進(jìn)行帶壓開孔作業(yè)時(shí)，刀具切削管壁時(shí)帶狀的切屑連綿不斷，斷屑困難，極易產(chǎn)生切削硬化。其經(jīng)過粘連和硬化后的管道表層給下一次刀具的切削帶來很大難度。一般呈現(xiàn)為帶壓開孔刀具急劇磨損，刀具耐用度大幅度下降。這一現(xiàn)象被帶壓開孔業(yè)內(nèi)稱為“耗刀”較快。

在進(jìn)行不銹鋼管材帶壓開孔作業(yè)時(shí)，一定要分清不銹鋼管材的種類、用途以及其管道輸送的介質(zhì)、壓力等。雖然都被稱為不銹鋼，但不銹鋼的種類很多，因此我們想要進(jìn)一步改善以上材質(zhì)的帶壓開孔作業(yè)效果就要從這些不銹鋼的具體分類來逐個(gè)進(jìn)行應(yīng)對(duì)，只有這樣才能更好地進(jìn)行管道切削和順利地進(jìn)行帶壓開孔作業(yè)。將在下一節(jié)的內(nèi)容中逐個(gè)講解帶壓開孔機(jī)在不銹鋼管道作業(yè)中如何改進(jìn)設(shè)備和刀具以及帶壓開孔方案，歡迎點(diǎn)贊加關(guān)注。

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