隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，不銹鋼鋼管的消費量不斷增加，不銹鋼無縫鋼管的需求量日趨擴(kuò)大，市場前景看好。不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強韌性等系列特點，在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。Φ89mm以下300系列奧氏體不銹鋼無縫鋼管因其具有良好的綜合性能，在鍋爐、石化行業(yè)中得到大量使用。特別是在鍋爐行業(yè)中作為熱交換器的重要母材來使用。 

  自Φ89mm以下300系列不銹鋼無縫鋼管國產(chǎn)化以來，涌現(xiàn)出大量的生產(chǎn)加工企業(yè)，主要包括江蘇武進(jìn)不銹鋼股份有限公司、浙江久立特材科技股份有限公司以及攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司等；主要的生產(chǎn)工藝路線有：“穿孔+多道次冷軋（拔）”或“擠壓+多道次冷軋（拔）”。因每道次變形量有限，要制成成品常需要多道次的冷軋或冷拔。由于不銹鋼的冷加工硬化和表面質(zhì)量等原因，在進(jìn)行每道次的冷軋或冷拔前，需進(jìn)行退火熱處理、酸洗、潤滑等一系列處理。繁雜的工序帶來生產(chǎn)流程長、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)量低、成材率低、成本高以及酸洗污染環(huán)境等問題。 

  在生產(chǎn)奧氏體不銹鋼無縫鋼管時存在以下技術(shù)難點： 

  （1）確定不銹鋼鋼管坯料加熱工藝制定有一定難度。不銹鋼加熱溫度范圍窄，其導(dǎo)熱率與碳鋼差別也較大。在加熱制度設(shè)計上，為保證加熱質(zhì)量，必須將加熱速度控制在合理的范圍之內(nèi)。而在高溫時，過長的高溫保溫時間和過高的保溫溫度易導(dǎo)致坯料晶粒組織產(chǎn)生δ鐵素體以及出現(xiàn)晶粒長大嚴(yán)重現(xiàn)象，從而造成鋼管內(nèi)表面缺陷。 

  （2）變形工藝參數(shù)設(shè)定需重新選擇，明顯不同于碳鋼鋼管。與碳鋼鋼管相比，不銹鋼鋼管具有變形抗力大、熱膨脹系數(shù)大、低溫段熱導(dǎo)率低、寬展大、易黏鋼的特點，在穿孔、定（減）徑工藝參數(shù)的設(shè)定上與碳鋼鋼管有明顯差異。 

  （3）不銹鋼鋼管在線水冷熱處理技術(shù)需要確立。在線水冷不同于離線固溶，在線水冷不需再次對鋼管進(jìn)行加熱，如何利用變形余熱進(jìn)行在線處理，保證鋼管的力學(xué)性能可滿足后續(xù)加工要求。 

  攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司為達(dá)到局部以熱代冷、簡化工序、降低成本、縮短生產(chǎn)周期的目的，通過生產(chǎn)工藝優(yōu)化、創(chuàng)新，開發(fā)出一種在熱軋機組進(jìn)行軋制和在線水冷的工藝，直接生產(chǎn)出接近終冷軋成品尺寸的不銹鋼無縫鋼管坯料。 

  設(shè)計開發(fā)的“熱軋（穿孔+定徑）+在線水冷”生產(chǎn)Φ89mm以下不銹鋼無縫鋼管坯料生產(chǎn)工藝，可減少中間冷軋（拔）道次，極大地簡化工藝流程。 

  采用在線水冷熱處理，將不銹鋼無縫鋼管坯料的入水溫度控制在920～950℃，可有效保證各方面性能滿足后續(xù)冷加工要求，能夠?qū)崿F(xiàn)代替離線固溶的目的。

不銹鋼的晶間腐蝕是一種腐蝕破壞現(xiàn)象，表現(xiàn)為晶粒間喪失結(jié)合力，以致材料的強度變差。對于晶間腐蝕的產(chǎn)生原因有許多不同的理論，如貧鉻理論、晶界吸附理論、沉淀相亞穩(wěn)論、亞穩(wěn)相溶解理論、應(yīng)力論、沉淀相形貌論和腐蝕電化學(xué)理論等。

  其中，貧鉻理論是早提出且被廣泛接受的理論。對18-8型奧氏體不銹鋼，晶界處的晶格是不完整的，有利于金屬原子的擴(kuò)散；在晶界及其鄰近區(qū)域的的Cr會由于碳化物Cr23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧乏現(xiàn)象，造成晶界周圍出現(xiàn)貧鉻區(qū)，當(dāng)Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至12%左右時，在某些腐蝕介質(zhì)中沿著材料晶界產(chǎn)生腐蝕，使晶粒間喪失結(jié)合力，即產(chǎn)生晶界腐蝕現(xiàn)象。

  TP321不銹鋼（UNSS32168）是在TP304不銹鋼基礎(chǔ)上加入Ti元素，以增強其抗晶間腐蝕能力和耐高溫性能，其原理是形成穩(wěn)定的MC型碳化物TiC，以碳化物形成自由焓變化來衡量，TiC遠(yuǎn)比碳化鉻穩(wěn)定，可減少碳化鉻的形成。

  在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)市場，TP321不銹鋼無縫鋼管已逐漸被TP304L、TP316L等低碳、超低碳不銹鋼無縫鋼管替代；但在我國，TP321不銹鋼無縫鋼管的需求量仍然很大，根據(jù)國際不銹鋼論壇（ISSF）公布的數(shù)據(jù)顯示，2012年，我國TP321不銹鋼無縫鋼管的表觀消費量在10萬t左右。由于生產(chǎn)工藝與檢驗條件的限制，目前國內(nèi)生產(chǎn)的TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能合格率不高，一次檢驗合格率為80%左右。山西太鋼不銹鋼鋼管公司自2009年投產(chǎn)以來，TP321不銹鋼無縫鋼管產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的35%，晶間腐蝕檢驗一次合格率在70%左右，遠(yuǎn)低于其他不銹鋼產(chǎn)品的水平（≥95%）。為提高成材率，更好地滿足用戶需要，該公司技術(shù)人員針對TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，目標(biāo)為將一次檢驗合格率提高至95%以上，達(dá)到日本住友金屬公司等國外先進(jìn)制造商的水平。

  目前國內(nèi)TP321不銹鋼無縫鋼管的生產(chǎn)大都采用穿孔→冷軋（拔）→熱處理→矯直→酸洗→檢驗→包裝的生產(chǎn)方式。鋼管在冷變形后，采用固溶熱處理變形應(yīng)力和改善組織，即把鋼管加熱至奧氏體碳飽和曲線以上溫度保溫，使碳化物充分溶解到固溶體中再快速冷卻，將高溫組織在室溫下固定下來，獲得碳的過飽和固溶體。通過對標(biāo)活動，對生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，從化學(xué)成分控制、熱處理制度調(diào)整、脫脂工藝優(yōu)化等方面入手，使得TP321不銹鋼無縫鋼管的晶間腐蝕一次檢驗合格率穩(wěn)定在95%以上，達(dá)到攻關(guān)目標(biāo)。具體表現(xiàn)在：

  （1）通過化學(xué)成分設(shè)計，調(diào)整C、Cr、Ni、Ti等元素比例，可優(yōu)化TP321不銹鋼無縫鋼管耐晶間腐蝕性能；

  （2）TP321不銹鋼無縫縫鋼管進(jìn)行固溶熱處理時，爐內(nèi)還原性氣氛易造成鋼管表面增碳；弱氧化性氣氛對鋼管表面質(zhì)量較好，了增碳因素，且節(jié)約能源；

  （3）TP321不銹鋼無縫鋼管冷軋后脫脂不凈，對熱處理后鋼管表面質(zhì)量影響較大，對耐蝕性能亦有不良影響；通過改進(jìn)脫脂方法，可有效改善鋼管耐晶間腐蝕性能；

  （4）固溶熱處理保溫溫度設(shè)定為1050℃，對TP321不銹鋼無縫鋼管的耐晶間腐蝕性能有利；

  （5）若TP321不銹鋼無縫鋼管在敏感溫度區(qū)間（450～900℃）內(nèi)使用且環(huán)境存在強腐蝕介質(zhì)，應(yīng)對鋼管進(jìn)行穩(wěn)定化處理。