我国崛起的动力，也是人类社会赖以生存和发展的先天条件。随着我国经济建设的快速发展，国在石油裂化、核电建设和煤制油等能源工程部门，对大口径中厚壁不锈钢、高合金钢无缝管的需求量日益增大，市场前景看好。由于在能源工程装置应用领域的特殊性，也就要求管件质量具有很好的耐高温、耐高压和耐腐蚀的特点。然而，利用传统的热轧穿孔法，再经过冷轧（拔）等工艺生产出来的某些产品，对其进行质量检验时，发现在管壁内部存在着裂隙形缺陷。经过研究分析，该缺陷是由原始钢锭凝固过程中生成的孔洞、缩孔等铸造缺陷演化而来的Q345D无缝管[1]用钢锭或实心管坯经穿孔先制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拔制成。制造过程中,钢铁的冶金质量和凝固特性不可避免的会给钢锭带来许多夹杂、疏松、裂纹等原始缺陷。金属如果在塑性加工过程中应力状态不良,给孔隙性缺陷的形成和扩展提供了条件。由研究了Q345D无缝管的热扭转性能,结果表明,通过对化学成分和扭转温度的合理控制,可以使Q345D无缝管获得良好的热塑性,并使其变形抗力小于1Cr18Ni9Ti钢。根据试验结果制订了生产工艺,采用热穿孔工艺成功试制出Q345D无缝管。
Q345D无缝管是关系我国能源安全的重要产品。斜轧穿孔过程中,由于轧辊和顶头的挤压及摩擦作用,其金属内部的变形程度和速度都极为复杂。复合变形的条件下,孔隙性缺陷的焊合极为困难。文章通过圆柱形试样压缩实验,深入研究金属材料的孔隙性缺陷在复杂应力应变情况下的变化与发展规律,确定了复杂应力应变条件下孔隙性缺陷的消除判据;通过理论分析和数值模拟,研究Q345D无缝管斜轧穿孔过程中的变形机理,得到影响无缝钢管中孔隙性缺陷焊合的因素及规律;建立了以消除Q345D无缝管的孔隙性缺陷为目标的斜轧穿孔参数的制定原则和方法。
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