隨著石油、天然氣、鍋爐、建筑等行業(yè)的不斷發(fā)展，在使用條件、節(jié)能降耗、產(chǎn)品性能等方面對不銹鋼管提出了越來越高的要求。在常規(guī)熱軋不銹鋼管生產(chǎn)過程中，管坯成型歷經(jīng)高溫穿孔、軋制以及定徑等工藝。產(chǎn)品受到圓形中空斷面形狀及生產(chǎn)工藝制約，缺乏更為有效的組織和性能調(diào)控手段，導(dǎo)致其性能提升僅能依靠添加合金元素及后續(xù)離線熱處理工序，給高品質(zhì)不銹鋼管材開發(fā)以及生產(chǎn)成本、制造效率和能源消耗控制等帶來諸多不利影響。

  控制軋制與控制冷卻工藝（控軋控冷，TMCP）可綜合利用細晶強化、析出強化和相變強化等強化機制，是有效在線調(diào)控熱軋鋼材組織、顯著提升材料性能的重要手段。經(jīng)三十余年快速發(fā)展，控軋控冷技術(shù)已廣泛應(yīng)用于熱軋板帶鋼、型鋼、棒線材等領(lǐng)域。然而，熱軋無縫鋼管有別于熱軋板帶鋼等鋼材門類，不銹鋼管軋制變形和成型后的冷卻工藝與常規(guī)控軋控冷工藝示意圖如圖6-63所示。熱軋無縫鋼管高溫穿軋的生產(chǎn)工藝條件使得控制軋制技術(shù)的應(yīng)用受到極大限制，環(huán)形斷面的形狀特點使得控制冷卻技術(shù)的開發(fā)難度很大，嚴重制約了基于控軋控冷的在線組織性能調(diào)控技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，熱軋無縫鋼管產(chǎn)品的強度、韌性和焊接性等綜合性能的全面提升面臨瓶頸。因此，實現(xiàn)熱軋不銹鋼管的成型和成型過程的在線組織性能調(diào)控，是熱軋無縫鋼管領(lǐng)域長期以來的重點攻關(guān)方向之一。

  針對熱軋不銹鋼管的在線組織性能調(diào)控工業(yè)化技術(shù)，其相關(guān)機理及核心機制長期以來未取得有效突破。首先，在控制軋制方面，由于不銹鋼管在熱加工過程中需要經(jīng)歷復(fù)雜的成型工序，為降低變形抗力以保證軋制工序的穩(wěn)順進行，管坯的加熱溫度往往較高，同時要在盡可能高的溫度下連續(xù)完成穿孔及軋制過程，為此難以實現(xiàn)通過低溫軋制的控制軋制工藝對奧氏體組織狀態(tài)進行調(diào)控。其次，在控制冷卻方面，盡管鋼管形狀簡單，但特殊的環(huán)形斷面特征使得其均勻化冷卻機制顯著區(qū)別于板帶鋼及其他類型鋼材。例如，沿不銹鋼管圓周方向均勻?qū)ΨQ的冷卻水布置并不能使鋼管達到均勻化的冷卻效果，這其中必然存在異于傳統(tǒng)理念的環(huán)形斷面下的均勻化冷卻機制。由于鋼管的均勻冷卻機理及其控制方法的研究進展有限，導(dǎo)致控制冷卻過程中的組織性能均勻性以及冷卻不均造成的彎管事故無法有效解決，在較長時間制約了控制冷卻技術(shù)在熱軋不銹鋼管領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。