带压开孔技术如何改进才能顺利地应对不锈钢管道？

在石油、天然气介质的输送行业、染料化工设备制造企业以及医药化工及海水淡化等领域

管道维护和新建工程施工作业中，有很大的几率用到带压开孔技术。而这行业中进行输送含腐蚀或减少掺杂物的纯净介质所使用的管道多为不锈钢管道。因此，不锈钢管道带压开孔技术也应运而生。下面简要介绍不锈钢管道材质的特殊性和带压开孔的要点：

1.1不锈钢材料

钢材的含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢。这种钢材在常温下大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度(>450℃)下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢，习惯上通称为不锈钢。

1.1钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀；但在非氧化性腐蚀介质中，仍不易形成坚固的钝化膜。为了提高钢的耐蚀能力，通常增大铬的比例或添加可以促进钝化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等。

1.2这些元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部组织以及物理力学性能。当钢中铬量原子数量不低于12.5%时，可使钢的电极电位发生突变，由负电位升到正的电极电位。阻止电化学腐蚀。

由于这些合金元素在钢中的含量不同，对不锈钢的性能产生不同的影响，有的有磁性，有的无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能热处理。

在进行这类材质管道进行带压开孔作业时，管道所含的合金元素对切削加工性影响很大，有的甚至很难切削。

2.我们使用相同的硬质合金刀具，同样的切削速度，并且按照《先锋管道带压开孔流程》中所规定相同的操作方法来测式以下各类不锈钢管材的带压开孔刀具刀削的表象。计划挑选DN400直径的管材，且带压开孔的孔径均为DN200。其中双相不锈钢管材由于使用量较小，只有DN200材质的管道，因此定为均进行DN100的开孔测试。

2.1双相不锈钢管材

从20世纪40年代在美国诞生以来，已经发展到第三代，双相不锈钢材质的管道在抗腐蚀方面，特别是管道所输送的介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。

双相不锈钢管道材质由于具有奥氏体+铁素体双相组织，且两个相组织的含量基本相当，故兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。屈服强度可达400Mpa ~ 550MPa，是普通奥氏体不锈钢的2倍。

尤其应用于电站锅炉换热管道、化肥厂尿素管道、中小型甲醇合成反应器催化剂管道、化工厂内氯乙烯氧氯化反应器管道等特殊介质防腐输送管道常使用双相不锈钢管。这类管道带压开孔作业时，突出的表现主要是较高的屈服强度和较好的耐应力腐蚀，可焊接，其焊接性能良好，焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性较低，容易使带压开孔刀具造成卷刀齿及刀齿断裂等现象。

2.2马氏体不锈钢

管道材质能够进行淬火处理，淬火后具有较高的硬度、强度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但内应力大且脆。经低温回火后可消除其应力，提高塑性。在进行此类管道进行带压开孔作业时，带压开孔刀具切削加工较困难。管道带压开孔作业完成，查看刀具时，其表面有切屑擦伤或粘结，刀具易磨损。

当此类不锈钢管道材质中含碳量低于0.3%时，可观察到其内部组织不均匀，粘附性强。也就是在带压开孔作业时俗称的材质具有“软”和“黏”的特性，尤其在退刀时状况更为明显。带压开孔刀具切削管道壁时容易产生积屑瘤，且断屑困难。在管道带压开孔测试中，管道壁表面切削后光滑度较低。

当管道材质中含碳量达0.4%～0.5%时，刀具切削作业表现较好。马氏体不锈钢管材经调质处理后，可获得优良的综合力学性能，其切削加工性比退火状态有很大改善。

2.3铁素体不锈钢

铁素体不锈钢管材加热冷却时组织稳定，不发生相变，故热处理不能使其强化，只能靠变形强化，性能较脆。带压开孔作业时，刀具切削性较好。但其切屑呈带状，切屑容易擦伤或粘结于带压开孔刀具的刃部，从而增大切削力，切削温度升高，同时可能使厚度较薄的管道表面产生撕裂现象。

2.4奥氏体不锈钢

此类管道材质中由于含有较多的镍(或锰)，加热时组织不变，故淬火不能使其强化，可略改善其加工性。一般是通过冷加工硬化可大幅度提高强度，如果再经时效处理，抗拉强度可达2550～2740 MPa。

奥氏体不锈钢管材具有优良的力学性能，良好的耐蚀能力，较突出的是冷变形能力，无磁性。管材在进行带压开孔作业时，刀具切削管壁时带状的切屑连绵不断，断屑困难，极易产生切削硬化。其经过粘连和硬化后的管道表层给下一次刀具的切削带来很大难度。一般呈现为带压开孔刀具急剧磨损，刀具耐用度大幅度下降。这一现象被带压开孔业内称为“耗刀”较快。

在进行不锈钢管材带压开孔作业时，一定要分清不锈钢管材的种类、用途以及其管道输送的介质、压力等。虽然都被称为不锈钢，但不锈钢的种类很多，因此我们想要进一步改善以上材质的带压开孔作业效果就要从这些不锈钢的具体分类来逐个进行应对，只有这样才能更好地进行管道切削和顺利地进行带压开孔作业。将在下一节的内容中逐个讲解带压开孔机在不锈钢管道作业中如何改进设备和刀具以及带压开孔方案，欢迎点赞加关注。

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