UNS 编号 N08810 属于Cr23Ni32型耐腐蚀高碳型合金，C含量为0.05%~0.1%。 UNS N08810 的组织在高温固溶体条件下是奥氏体的，但在 500 ~ 900°C 的中温加热下，这种合金可能处于 γ + σ 的双向区域。 研究发现，长期加热后，在650°C至750°C之间有σ相沉淀，容易造成物料酸洗时酸度过高的问题。 这种合金的生产存在变形阻力大、变形温度高、冷胀热处理导致晶粒尺寸不均匀、可加工温度范围窄等困难。 目前主要在600°C或更高温度下使用，其特点是晶粒粗，蠕变强度高。 制造多晶硅设备，应用范围包括化学工业、发电厂、石化产品、过热器、再热器和高温加热。

UNS N08810 无缝管（成品外径 ≥ Ø 300mm）热穿孔 + 冷膨胀 + 冷轧工艺加工工艺。 此工艺与其他300系列材料的冷加工相比成熟度较低，且冷加工工艺存在许多质量问题，没有质量参考。 体验成功。 目前市场要求的主要规格有Ø323.8×mm、Ø10mm×31.355mm、Ø6.11mm×3mm，外径用量为406.12，在实际生产过程中为UNS N7.08810、Ø15.30mm、Ø08810mm、<>.<>mm、Ø<>mm等。 -<>mm，很多后内表面扩大后出现横向断裂现象。 UNS N<> 研究分析无缝管的冷膨胀横向开裂现象，优化冷加工工艺，实现安全生产保质保量。

目录

• 1、钢管冷作工艺路线及关键工艺参数

• 2. 理化试验的分析及结果2.1 化学成分测试2.2 室温下的机械特性2.3 冷膨胀内壁裂纹的宏观形貌和金相组织2.4 横向裂纹的微观形貌和微观区域组成分析

• 3、冷胀水平开裂原因分析及工艺优化3.1 水平开裂的原因分析3.2 流程优化3.2.1 优化穿孔过程3.2.2 优化 Pickling 参数3.2.3 冷膨胀参数的优化3.2.4 固溶处理的优化

• 4. 结论

1、钢管冷作工艺路线及关键工艺参数

UNS N08810 穿孔贫管规格 Ø250mm × 20mm 或 Ø290mm × 25mm，全程冷线：贫管润滑→冷胀→脱脂（脱脂）→热处理→矫直→中间产品润滑→冷膨胀→脱脂（Degreaseing），→热处理→矫直→中间产品润滑→焊头→壁拉→脱脂（脱脂→）、热处理→头矫直、压平→酸洗、发白。 冷胀机组是一个 700T 液压膨胀装置。

冷拔机组为700T液压拉拔机，采用液压拉拔机扩孔工艺设备工作稳定，冷拔机速度1.5m/min。 控制单次冷铰量在 15~25mm，增加单次铰削量，减少铰刀通道和热处理通道总数。 参照《镍铁铬合金无缝钢管标准规范》，实际固体熔炼温度设定为1050~1180°C，在工艺通道过程中根据实际壁厚改变保温时间，调整保温时间。 快速水冷固溶处理后的热处理。 使用 HF+HNO 进行酸洗3 混合酸洗，HF 浓度约为 30~35g/cm3 和 HNO3 浓度：约 180~200g/cm3。 冷膨胀采用钙剂润滑脂+石灰润滑，钙剂润滑脂与石灰润滑比例为1：6~1：7。 在实际制造过程中，严重的质量缺陷以内孔横向开裂的形式出现。

2. 理化试验的分析及结果

2.1 化学成分测试

样品取自 Φ406 mm × 12.7 mm 规格进行冷拉伸。 对不锈钢无缝管进行成分分析、物理化学分析和工艺分析。 根据GB/T 11170-2016《火花放电原子发射光谱法测定不锈钢中多元素含量（常规方法）》对试样的化学成分进行分析，结果见表1。 相比之下，其成分符合 ASTM B407-08a （2014） “镍-铁-铬合金无缝管标准规范”对材料 UNS N08810 的要求。 基质的主要成分无明显异常。

表 1 UNS N08810 化学成分 （wt/%）

2.2 室温下的机械特性

根据GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》进行的室温拉伸试验结果如图1所示。 强度和塑性好，优于ASTM B407标准要求。

2.3 冷膨胀内壁裂纹的宏观形貌和金相组织

如图2所示，冷胀后不锈钢管内表面的宏观形式主要是沿圆周方向的横向裂纹，裂纹宽度为≤4mm，长度为≤100mm，还发现在大裂纹的粘附中存在一些非常小的裂纹，横向裂纹总是存在高酸现象。

图 1 UNS N08810 钢管的机械性能

图 2 冷膨胀不锈钢管内表面宏观和过酸水平开裂示意图

酸洗和冷膨胀开裂修复后的钢管取样。 样品尺寸为 10 mm × 10 mm，内表面的金属相如图 3 所示。 可以看出，裂纹沿晶体破碎，晶粒粗细，裂纹周围存在晶粒。 零件变得更细小，并出现混合结晶现象。

图 3 内壁横向裂纹的金相结构

2.4 横向裂纹的微观形貌和微观区域组成分析

从图 2 中可以看出，裂纹延伸到晶体中。 为了进一步分析裂纹，使用场发射扫描电子显微镜观察了裂纹。 图 4 显示了成分分析中微裂纹、裂纹缺陷和非缺陷的微观形态。 从表 2 中可以看出，在铬的情况下，Cr 和 O 元素含量的裂纹缺陷显着增加。 氧化物，主要用于热穿孔和铰孔工艺，用于内壁扩孔 由于应力集中而引起的金相撕裂，应力集中可能是由于润滑不良或严重的抛痕引起的，如图 5 所示。

图 4 横向裂纹的微观形貌

表 2 微区组成（质量分数）比例 （%）

图 5 双标记的大体形态。

3、冷胀水平开裂原因分析及工艺优化

3.1 水平开裂的原因分析

从图 3 中，金相形态主要可以看作是晶体裂缝上的裂纹。 外表面正常，晶粒中断口内表面细小，周围晶粒大，出现混晶现象，钢的机械性能降低。 原因的分析主要是晶粒。 均匀性好，更多的塑性变形可以分散成更多的颗粒，所以塑性变形越均匀，内应力的集中度就越低。 颗粒的均匀性越来越细，晶体界面变得更加曲折。 有粒子，它们更弯曲。 粒子到粒子 接口与粒子接口相同。 木纹变得更加曲折。 它会更加曲折。 晶粒相交的机会越多，对裂纹扩展和发展就越不利，裂纹越坚固，越坚固。 相反，粗晶和细晶共存，晶界大大减少，晶界平直，晶粒与晶粒交集大大降低钢机械性能的机会减少。 在实际生产中，钢管在施加大载荷时会引起很大的塑性变形。 外力通过内模传递到钢管上，使与内模接触的内金属流动得更快，外金属流动得更慢。 由于内表面附近晶粒的不均匀性，内表面的能量迅速上升，引起裂纹。

3.2 流程优化

针对热冲铰过程中出现的问题，以及每酸和粒度不均匀的现象，优化了冷变形、酸洗和热处理的工艺参数，优化了工艺参数，解决了质量问题。 生产过程中发生的情况。

3.2.1 优化穿孔过程

在实际钻孔过程中，钻孔原材料规格 Ø280mm 穿孔规格 Ø290mm×25mm 调整为穿孔材料规格 Ø240mm 250mm 穿孔 Ø20mm ×至 <>mm，以优化射孔管的径壁比。 同时，减小了多孔贫瘠管条的尺寸，可以减少因加热不均匀而引起的孔分层现象。 可消除穿孔后剥落的现象。

3.2.2 优化 Pickling 参数

为了解决酸洗过量的问题，在酸洗过程中调整和优化酸混合过程中 HF 和 HNO3 的浓度，使 HF 的浓度约为 30g/cm3，HNO3 的浓度约为 180g/cm3。 cm45。 同时，将酸性混合物的温度加热到 50-15°C，酸洗时间控制在 XNUMX 分钟以内。 混酸的腐蚀能力使混酸温度升高，HF浓度增加，迅速腐蚀热处理钢管表面的氧化铁，大大缩短了酸洗时间，避免了钢管体的混酸腐蚀。

3.2.3 冷膨胀参数的优化

当冷胀装置速度（1.5m/min）恒定时，可以减少冷胀过程中的膨胀量，降低冷胀过程的瞬时变形率，减少实际冷跟踪后冷胀引起的变形阻力。 膨胀量 ≤ Ø 20 mm。 降低横向裂纹冷膨胀的可能性。

3.2.4 固溶处理的优化

热处理温度从最开放的1080-110°C优化到1180-1200°C，保温时间比原来长10%，采用快速冷区，使重结晶后的晶粒相对均匀，避免了混合。 晶体（图 6）。

由于优化了钻孔工艺、酸洗参数、冷胀参数、固溶处理等工艺，在后续的实际制造过程中，内外壁没有出现横向裂纹，钢管的内外表面状况良好。 如图 7 所示。

图 6 工艺优化后的金相组织

图 7 钢管冷胀后内外表面示意图

4. 结论

• （1） UNS N08810 无缝管冷膨胀内壁水平开裂 主要方法有晶体断裂、含氧化物富Cr的断裂、其外表面粒度、靠近内表面的混合晶体现象，以及混合晶体内壁的冷膨胀。 部分能量继续积累到界面承载能力之外，导致内表面出现裂纹。

• （2）由于对射孔、冷膨胀、酸洗和固溶处理工艺的进一步优化，获得了相对均匀的粒度，消除了混合现象。 最终产品的屈服强度、拉伸强度和断裂伸长率分别为 190MPa、550MPa 和 55%，力学性能优于 ASTM B407 标准的要求，可避免内壁横向开裂。 在 UNS N08810 的冷膨胀过程中。