一种耐酸换热器钢管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐酸换热器钢管及其制备方法，按重量百分比计，换热器钢管采用的低碳钢成分为：C：0.06‑0.15％；Si：0.1‑0.5％；Mn：0.20‑0.70％；S≤0.01％；P≤0.01％；余量为Fe和不可避免的杂质，其制备方法包括表面处理、表面润滑、冷拔、退火、后处理步骤，利用本发明专利技术制备工艺获得的换热器钢管耐稀硫酸腐蚀能力强、成本低，服役寿命长，所述制备方法工艺简单，可操作性强，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸换热器钢管及其制备方法
本专利技术涉及低碳钢换热器钢管制备
，具体涉及一种耐酸换热器钢管及其制备方法。
技术介绍
换热器是能源化工等领域大量使用的装置，换热器管作为换热器的基本构件承担着管壁内外的热交换角色。换热器管由于常在高温下工作，不仅承受换热介质的腐蚀，还要面临腐蚀介质在管子内壁的结垢。垢的形成不仅减小流通界面面积，而且降低换热器管的导热性能；因此，需要定期对换热器管内腔进行酸清洗，以提升换热器管的导热性能。然而，在用酸清洗结垢的同时也会对换热器管的表面造成腐蚀，这种腐蚀会导致换热器管承载壁厚减小，可能诱发力学失效，严重时甚至会导致泄露，极大的削减了换热器管的使用寿命，甚至会造成安全事故。作为提高换热器管的耐酸腐蚀能力的方法，行业内通常采用不锈钢或不锈钢复合管来生产耐酸换热管产品，以此应对严重的酸洗腐蚀，但不锈钢或不锈钢复合管生产耐酸换热管产品首先在成本上要明显高于低碳钢生产的换热管；其次，不锈钢多为奥氏体面心立方结构，其导热性比体心立方结构的低碳钢差得多，换热效率低；再次，不锈钢或不锈钢复合管制备工艺复杂，生产成本高。现有技术中，多采用同时，如果采用低碳钢为原料生产耐酸换热管，则存在着耐酸性能差的缺点。专利文献CN109652745A提供了一种以低碳钢为原料生产耐酸换热器管的方法，但仍添加了微量合金元素。因此，本专利技术希望提供一种在不添加合金元素制备得到高性能、低成本耐酸换热器管的制备方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种耐酸换热器钢管及其制备方法，材质上选用成本较低的低碳钢，通过对换热器钢管的组织调控，获得“铁素体+粒状渗碳体”的粒状珠光体组织，从而提高了材料的耐酸腐蚀能力，且延长了材料的使用寿命并降低了生产成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种耐酸换热器钢管的制备方法，包括如下步骤：(1)表面处理：对钢管毛坯进行表面处理；(2)表面润滑：采用润滑油对步骤(1)中表面处理后的钢管进行内外表面润滑；(3)冷拔：对步骤(2)中经过润滑处理后的钢管进行冷拔；(4)退火：对步骤(3)中冷拔后的钢管进行退火处理；(5)后处理：对步骤(4)退火后的钢管进行矫直和抛光。进一步的，步骤(1)中所述表面处理为：采用内外壁喷砂或内外壁磨削中的一种或两种方法，以去除钢管表面的氧化皮。进一步的，步骤(3)中所述冷拔为多道次大变形量冷拔。进一步的，所述冷拔的冷拔道次不小于2，每道次变形量不小于12％，道次间不进行退火处理。进一步的，步骤(4)中所述退火采用步进式热处理炉进行退火。进一步的，退火的具体工艺为：退火热处理在氮气保护气氛炉下完成，首次退火温度为680～750℃，退火时间为10～30分钟；二次退火温度为650～700℃，退火时间为20～40分钟；二次退火后随炉冷却到180～250℃，随后出炉空冷。进一步的，所述耐酸换热器钢管采用低碳钢，按重量百分比计，其化学成分为：0.06-0.15％C，0.1-0.5％Si，0.20-0.70％Mn，S≤0.01％，P≤0.01％，余量为Fe和杂质。本专利技术还要求保护由上述方法制备得到的耐酸换热器钢管。进一步的，所述耐酸换热器钢管的微观组织为：铁素体基体上弥散分布着粒状珠光体。进一步的，所述耐酸换热器钢管在6mol/L稀硫酸中浸泡1小时后腐蚀速率小于0.05mm/a。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术换热器钢管的制备材质采用低碳钢，相较于采用耐腐蚀材质，具有低成本优势；且在制备过程中无需额外添加合金元素，对原料的要求进一步降低。(2)本专利技术首次提出通过冷拉拔工艺与退火热处理工艺相结合，采用多道次、大变形量冷拔，使基体内积累更多的应变储能，随后在低温段步进式两次退火，使原始的片状珠光体转变成粒状珠光体，增加耐酸腐蚀并提高服役寿命。在常规的热处理工艺中，钢管的组织通常为铁素体和片状珠光体。片状珠光体由于界面比例高，容易受到腐蚀介质的侵袭，因此抗腐蚀性能差；与此相反，粒状珠光体中碳化物呈球状，表面积最小，界面能最低，体系更加稳定，抵抗腐蚀的能力更强。(3)本专利技术制备得到的耐酸换热器钢管具有较强的抗腐蚀能力，在6mol/L稀硫酸腐蚀条件下，腐蚀速率小于0.05mm/a，远优于常规制备方法。(4)本专利技术制备的换热器钢管的使用寿命高，是常规制备工艺的2～3倍。(5)本专利技术提供的耐酸换热器钢管的制备方法工艺简单，可操作性强，具有良好的应用前景。附图说明图1为常规冷拔退火后的金相组织。从图中可以看到，其组织形貌为铁素体和片状珠光体。图2为本专利技术多道次冷拔和步进式退火后的金相组织。从图中可以看到，其组织形貌为铁素体和粒状珠光体。图3为实施例1和对比例3两种工艺下冷拔管的腐蚀形貌。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。实施例1一种耐酸换热器钢管的制备方法，包括如下步骤：(1)表面处理：对钢管毛坯进行表面处理，按质量百分比计，所述钢管的化学成分为0.11％C，0.32％Si，0.60％Mn，0.01％S，0.01％P，余量为Fe和不可避免的杂质；本实施例中，钢管毛坯规格为外径60mm，壁厚4.0mm，采用内外壁的喷砂和磨削组合方式进行处理，处理后的钢管外径为59mm，壁厚3.8mm；(2)表面润滑：采用润滑油对步骤(1)中表面处理后的钢管进行内外表面润滑；(3)冷拔：对步骤(2)中经过润滑处理后的钢管进行三次冷拔；其中，对钢管进行第一次冷拔后的外径为52mm，壁厚3.2mm；中间不进行退火，接着对钢管进行第二次冷拔，冷拔后的外径为45mm，壁厚2.6mm；中间不进行退火，接着对钢管进行第三次冷拔，冷拔后的外径为38mm，壁厚2.25mm；(4)退火：对步骤(3)中冷拔后的钢管在步进式热处理炉中进行退火处理；退火热处理炉中用氮气保护；首次退火温度为700℃，退火时间为30分钟；二次退火温度为660℃，退火时间为30分钟；二次退火后随炉冷却到180℃，随后出炉空冷；(5)后处理：对步骤(4)退火后的钢管进行矫直和抛光。实施例2一种耐酸换热器钢管的制备方法，包括如下步骤：(1)表面处理：对钢管毛坯进行表面处理，按质量百分比计，所述钢管的化学成分为0.11％C，0.32％Si，0.60％Mn，0.01％S，0.01％P，余量为Fe和不可避免的杂质；本实施例中，钢管毛坯规格为外径60mm，壁厚4.0mm，采用内外壁的喷砂方式进行处理，处理后的钢管外径为59mm，壁厚3.74mm；(2)表面润滑：采用润滑油对步骤(1)中表面处理后的钢管进行内外表面润滑；(3)冷拔：对步骤(2)中经过润滑处理后的钢管进行二次冷拔；其中，对钢管进行第一次冷拔后的外径为48mm，壁厚2.9mm；中间不进行退本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)表面处理：对钢管毛坯进行表面处理；/n(2)表面润滑：采用润滑油对步骤(1)中表面处理后的钢管进行内外表面润滑；/n(3)冷拔：对步骤(2)中经过润滑处理后的钢管进行冷拔；/n(4)退火：对步骤(3)中冷拔后的钢管进行退火处理；/n(5)后处理：对步骤(4)退火后的钢管进行矫直和抛光。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)表面处理：对钢管毛坯进行表面处理；
(2)表面润滑：采用润滑油对步骤(1)中表面处理后的钢管进行内外表面润滑；
(3)冷拔：对步骤(2)中经过润滑处理后的钢管进行冷拔；
(4)退火：对步骤(3)中冷拔后的钢管进行退火处理；
(5)后处理：对步骤(4)退火后的钢管进行矫直和抛光。


2.根据权利要求1所述的一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述表面处理为：采用内外壁喷砂或内外壁磨削中的一种或两种方法，以去除钢管表面的氧化皮。


3.根据权利要求1所述的一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述冷拔为多道次大变形量冷拔。


4.根据权利要求3所述的一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，所述冷拔的冷拔道次不小于2，每道次变形量不小于12％，道次间不进行退火处理。


5.根据权利要求1所述的一种耐酸换热器钢管的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述退火采用步进式热处理炉进行退...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，曹君，严伟，李艳芬，王威，
申请(专利权)人：江苏建中新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32