316L不锈钢制品管膨胀性能的影响因素

       316L不锈钢属于低碳奥氏体不锈钢，Mo元素的添加增强了耐氯化物侵蚀的能力，较304不锈钢具有更好的耐晶间腐蚀能力。由于316L不锈钢的综合性能良好，被广泛用于制造石油化工行业中。往期已经说到316L不锈钢管的耐腐蚀性能，本期就来说说316L不锈钢制品管膨胀性能的影响因素。

       在同一支316L不锈钢制品管上截取两段钢管，分别是1#管和2#管（对2#管进行过润滑处理），用于径向膨胀。        采用自上而下的膨胀工艺，通过液压机完成316L不锈钢管的膨胀。液压机的底座固定，压头向下施加与膨胀套管轴向一致的载荷，膨胀锥在导向区段的引导下缓慢进入管子，管子在巨大的接触应力下开始发生膨胀变形。

       长度
       管材在膨胀后，径向增大幅度可以叫做膨胀的变形程度，也叫做膨胀率。由于内径的增大，材料在长度和厚度方面的消耗用于增加管体的体积。膨胀过后，1#管和2#管的长度都缩短了。

       壁厚
       采用定点测量壁厚的方法，两段不锈钢管的原始壁厚并不均匀，膨胀后壁厚变化的幅度也不相同。壁厚不均度具有“遗传性”，膨胀后钢管的壁厚不均度会增加。
       管材的壁厚减小幅度跟原始壁厚有必然联系，钢管在膨胀后依然会存在厚边和薄边，且薄边的壁厚变化薄幅度要大于厚边。原因包括：套管具有原始的壁厚不均度，薄边变形抗力低于厚边，在同等的接触应力下会先发生变形；膨胀力的微小偏移也会造成壁厚不均度的增加；膨胀锥的加工精度也会影响管子的壁厚变化。为保证管材膨胀后的使用性能，必须严格控制原始壁厚误差，可以按管材冷加工的经验标准来规定套管的壁厚不均度。选择材质均匀、原始壁厚不均度小的管材。        硬度
       由于316L不锈钢制品管在塑性变形的时候发生加工硬化，即在变形过程中产生晶格畸变，晶粒被拉长、细化，出现亚结构或产生不均匀变形等，使管材的强度、硬度增加，而塑性指标下降。材料的晶粒发生变形，晶格能量提高，在晶界附近出现位错堆积，晶粒内形成位错缠结，晶粒破碎还会导致晶界面积增加，电化学活性增大。这些都增加了材料的变形抗力，硬度得到提高。
       316L不锈钢经过膨胀后，平均硬度增幅非常大，而且硬度值波动范围较大。这是由于膨胀导致管材变形不均匀和产生残余应力，使得管子的硬度也表现出不均匀性。        膨胀力
       膨胀力是膨胀变形最基本的参数，是设计、验算膨胀工具强度的重要依据，其值的选择是否恰当直接影响膨胀作业的效果。由于对2#管进行过润滑处理，所需膨胀力比1#管要小很多。在膨胀过程中，316L不锈钢管的膨胀力出现了两次峰值。刚开始膨胀锥对管壁施加压力促使管壁开始屈服，但是部分膨胀力会受到材料本身变形抗力的抵消，之后加大膨胀力直到膨胀锥的锥面全部进入管内，管子也开始发生屈服，这就是第一次出现峰值的时刻。再次出现峰值是在膨胀锥完全进入管内时，此刻膨胀锥的定径区与管壁完全接触而产生非常大的摩擦力，待膨胀过程稳定后，膨胀力才逐步下降直到稳定。影响膨胀力的因素有很多，包括膨胀锥角、摩擦阻力、管材性质、变形程度以及膨胀速率等，在膨胀之前应该做好相应的准备工作，确保膨胀过程的顺利进行。        以上就是316L不锈钢制品管膨胀性能的影响因素，316L不锈钢管经过径向膨胀后发生加工硬化，布氏硬度和抗拉强度明显增加，在膨胀实验过程中，316L不锈钢所需的膨胀力出现了两次峰值，润滑处理能有效降低摩擦阻力。膨胀后316L不锈钢制品管的不均匀变形程度增加，可采用管材冷加工的经验标准对膨胀管的壁厚不均度进行确定，同时强化膨胀管加工的质量控制，选用合适的膨胀工艺以保证管材膨胀后的使用性能。

参考资料：张仁勇，王霞，施岱艳，陈勇彬，鞠岚，张金钟—316L不锈钢管的膨胀性能