316L不銹鋼屬于低碳奧氏體不銹鋼，Mo元素的添加增強(qiáng)了耐氯化物侵蝕的能力，較304不銹鋼具有更好的耐晶間腐蝕能力。由于316L不銹鋼的綜合性能良好，被廣泛用于制造石油化工行業(yè)中。往期已經(jīng)說到316L不銹鋼管的耐腐蝕性能，本期就來說說316L不銹鋼制品管膨脹性能的影響因素。
在同一支316L不銹鋼制品管上截取兩段鋼管，分別是1#管和2#管（對2#管進(jìn)行過潤滑處理），用于徑向膨脹。
采用自上而下的膨脹工藝，通過液壓機(jī)完成316L不銹鋼管的膨脹。液壓機(jī)的底座固定，壓頭向下施加與膨脹套管軸向一致的載荷，膨脹錐在導(dǎo)向區(qū)段的引導(dǎo)下緩慢進(jìn)入管子，管子在巨大的接觸應(yīng)力下開始發(fā)生膨脹變形。
長度 管材在膨脹后，徑向增大幅度可以叫做膨脹的變形程度，也叫做膨脹率。由于內(nèi)徑的增大，材料在長度和厚度方面的消耗用于增加管體的體積。膨脹過后，1#管和2#管的長度都縮短了。
壁厚 采用定點(diǎn)測量壁厚的方法，兩段不銹鋼管的原始壁厚并不均勻，膨脹后壁厚變化的幅度也不相同。壁厚不均度具有“遺傳性”，膨脹后鋼管的壁厚不均度會(huì)增加。
管材的壁厚減小幅度跟原始壁厚有必然聯(lián)系，鋼管在膨脹后依然會(huì)存在厚邊和薄邊，且薄邊的壁厚變化薄幅度要大于厚邊。原因包括：套管具有原始的壁厚不均度，薄邊變形抗力低于厚邊，在同等的接觸應(yīng)力下會(huì)先發(fā)生變形；膨脹力的微小偏移也會(huì)造成壁厚不均度的增加；膨脹錐的加工精度也會(huì)影響管子的壁厚變化。為保證管材膨脹后的使用性能，必須嚴(yán)格控制原始壁厚誤差，可以按管材冷加工的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定套管的壁厚不均度。選擇材質(zhì)均勻、原始壁厚不均度小的管材。
硬度 由于316L不銹鋼制品管在塑性變形的時(shí)候發(fā)生加工硬化，即在變形過程中產(chǎn)生晶格畸變，晶粒被拉長、細(xì)化，出現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生不均勻變形等，使管材的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性指標(biāo)下降。材料的晶粒發(fā)生變形，晶格能量提高，在晶界附近出現(xiàn)位錯(cuò)堆積，晶粒內(nèi)形成位錯(cuò)纏結(jié)，晶粒破碎還會(huì)導(dǎo)致晶界面積增加，電化學(xué)活性增大。這些都增加了材料的變形抗力，硬度得到提高。
316L不銹鋼經(jīng)過膨脹后，平均硬度增幅非常大，而且硬度值波動(dòng)范圍較大。這是由于膨脹導(dǎo)致管材變形不均勻和產(chǎn)生殘余應(yīng)力，使得管子的硬度也表現(xiàn)出不均勻性。
膨脹力 膨脹力是膨脹變形最基本的參數(shù)，是設(shè)計(jì)、驗(yàn)算膨脹工具強(qiáng)度的重要依據(jù)，其值的選擇是否恰當(dāng)直接影響膨脹作業(yè)的效果。由于對2#管進(jìn)行過潤滑處理，所需膨脹力比1#管要小很多。在膨脹過程中，316L不銹鋼管的膨脹力出現(xiàn)了兩次峰值。剛開始膨脹錐對管壁施加壓力促使管壁開始屈服，但是部分膨脹力會(huì)受到材料本身變形抗力的抵消，之后加大膨脹力直到膨脹錐的錐面全部進(jìn)入管內(nèi)，管子也開始發(fā)生屈服，這就是第一次出現(xiàn)峰值的時(shí)刻。再次出現(xiàn)峰值是在膨脹錐完全進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，此刻膨脹錐的定徑區(qū)與管壁完全接觸而產(chǎn)生非常大的摩擦力，待膨脹過程穩(wěn)定后，膨脹力才逐步下降直到穩(wěn)定。影響膨脹力的因素有很多，包括膨脹錐角、摩擦阻力、管材性質(zhì)、變形程度以及膨脹速率等，在膨脹之前應(yīng)該做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，確保膨脹過程的順利進(jìn)行。
以上就是316L
不銹鋼制品管膨脹性能的影響因素，316L不銹鋼管經(jīng)過徑向膨脹后發(fā)生加工硬化，布氏硬度和抗拉強(qiáng)度明顯增加，在膨脹實(shí)驗(yàn)過程中，316L不銹鋼所需的膨脹力出現(xiàn)了兩次峰值，潤滑處理能有效降低摩擦阻力。膨脹后316L不銹鋼制品管的不均勻變形程度增加，可采用管材冷加工的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對膨脹管的壁厚不均度進(jìn)行確定，同時(shí)強(qiáng)化膨脹管加工的質(zhì)量控制，選用合適的膨脹工藝以保證管材膨脹后的使用性能。
參考資料：張仁勇，王霞，施岱艷，陳勇彬，鞠嵐，張金鐘—316L不銹鋼管的膨脹性能
