近年來,隨著高純鐵素體不銹鋼的國產化工業規模生產成為現實,出現了大量的高純鐵素體不銹鋼薄壁焊管。這類產品在生產時廣泛采用激光焊。
隨著化工、化肥、石化等行業對大口徑(Φ159 mm以上)中低壓輸送管道的需求越來越多,大口徑不銹鋼焊管逐步替代進口,應用于特殊需求。油氣/化工對超長大口徑耐蝕不銹鋼管的需求,促進了大口徑不銹鋼焊管的國產化,如久立630自動焊接機組的引進,改變了長度12米大口徑不銹鋼焊管依賴進口的現狀。
和不銹鋼焊管相比,不銹鋼無縫管的性能要求更高,需求規格更多,使用領域更廣,同時制造難度相應的也要大許多,主要用于油氣開采、石油化工、能源、核電、航空航天、艦船等領域。
不銹鋼無縫管由于涉及的鋼種、產品規格及用途非常多,所采用的生產工藝和裝備差別很大,因此,不銹鋼管材的生產專業性都非常強,技術要求高。為了實現高質量不銹鋼管材的生產,不銹鋼管材的制造技術發展趨勢包括三個主要方向:一是采用擠壓工藝技術研制新型高性能特種不銹鋼管材;二是嚴格要求不銹鋼管坯冶金質量,主要是超純冶煉技術;三是組建針對性很強的專業生產線進行生產。
熱擠壓法是生產高合金難變形合金管材的最佳方法,同時也是小批量、多品種的復雜斷面異型材制造最便捷的方法。采用熱擠壓法生產高合金管材具有變形溫度高、單次變形量大、變形速率高等特點,是未來發展的趨勢。
擠壓鋼管生產技術是無縫鋼管最重要和最先進的生產方法之一。對于低塑性難變形的鋼種和合金及特別重要用途,如核電用690蒸發器管、G3油井管等,是斜軋穿孔法無法相比的。它是在比其他壓力加工方法時有更大的三向壓應力狀態下的變形,可以發揮金屬的最大塑性,可以達到其他機組無法達到的壓縮比。目前,在諸如連軋管機組、皮爾格機組、三輥穿孔-軋管機組、ACCUROLL等機組上無法生產的鋼種和合金,就可以在擠壓機上進行生產。熱擠壓工藝對于生產高尺寸精度、高表面光潔度的不銹鋼管材尤其適合,對于超級奧氏體不銹鋼、超級雙相不銹鋼等難變形不銹鋼管材的制造有較大的優勢。
從特種冶金技術發展伊始,純凈化、凝固組織和缺陷控制就始終貫穿著該技術的發展。伴隨著上述需求,在特種冶金設備的設計與控制、熔煉過程的計算機模擬等方面不斷發展。特種冶金工藝技術未來將繼續沿著高度純凈化、凝固組織和缺陷控制、熔煉過程自動化、低成本化和環境友好方向發展。純凈化冶煉,包括夾雜物的控制與去除,有害元素(H、O、S)以及雜質元素和殘余元素(As、Sb、Sn、Bi等)的去除,以及在電渣重熔過程由于相關渣金反應導致的Al、Ti、Zr頭尾成分偏差的控制技術等。不銹鋼管材對材質的要求很高,為了保證經過多道次軋制變形后不銹鋼管材表面質量無缺陷,必須對不銹鋼中的夾雜物等級和類別進行嚴格控制。一般特種需求的不銹鋼管材,如航空航天用不銹鋼管,其非金屬夾雜物需嚴格控制在1.5級以下。此外,為實現高牌號鐵素體不銹鋼管材的制造,對高鉻鐵素體不銹鋼中的碳、氮含量有嚴格要求,一般要求C+N≤300ppm。
在專業化生產方面,核電一體化主管道和不銹鋼管件制造是典型代表。以AP1000主管道為例,其產品為直管+彎頭+帶角度的管嘴。傳統工藝技術只能分段制造,最后焊接而成,導致焊縫薄弱區的存在。采用整體鍛制,可有效避免焊接。為實現整體鍛制,必須有100噸級的電渣爐和8000噸以上的壓機能力,此外,還涉及到不銹鋼彎頭彎制技術等核心技術。這種大規格不銹鋼異形管,生產路線完全不同于普通不銹鋼無縫管。為此,需要建立專業的核電一回路主管道生產線,煙臺瑪努爾核電設備公司應運而生。此外,石化/化工用的大量不銹鋼管件的制造,需要大口徑皮爾格軋機。為此,出現了中興能源、武進不銹鋼、三洲核能等不銹鋼管件的專業制造企業。未來這樣的細分不銹鋼管材專業生產線還將越來越多的出現,以提高產品質量和生產效率,包括以生產毛細管和小規格不銹鋼無縫管為主的天材科技(最小口徑0.2mm,最小壁厚0.05mm)和久立的全自動高效率的電站鍋爐管生產線。