不銹鋼管坯料在穿孔機上直接穿孔的工藝，適用于空心坯直徑大于100mm的孔。因為空心坯的內孔大于100mm時，預鉆孔的金屬消耗太大，影響擠壓不銹鋼管的經濟性。而內孔直徑大于100mm的空心坯，穿孔時采用的芯棒直徑比較大。因此，穿孔芯棒能承受壓力的剛性和穩定性增加，提高了穿孔芯棒承受極限穿孔力的能力。采用穿孔工藝時，不僅能獲得高質量的空心坯，同時提高了擠壓不銹鋼管的成材率。
對于空心坯直徑超過150mm的孔，采用擴孔工藝是不合適的。因為在這種情況下，需要預鉆孔的直徑超過35mm,增加了金屬消耗。如果采用二次擴孔工藝，則又要影響機組的生產率。穿孔的空心坯規格與穿孔力和被加工的材料以及擠壓機的產品大綱有關。不同能力的穿孔機所采用的最大不銹鋼(gang)管坯料的尺寸如下：
穿孔機的(de)能力／MN 9 12 20 25
坯料(liao)最大直徑／mm 270 310 400 480
空心坯最大長度／mm 700 1000 1250 1400
穿(chuan)孔(kong)時，為(wei)了減小(xiao)(xiao)坯(pi)料(liao)與穿(chuan)孔(kong)筒內(nei)襯之間的(de)間隙，坯(pi)料(liao)需經過預鐓粗工序，目的(de)是為(wei)了提高穿(chuan)孔(kong)后空心坯(pi)的(de)同心度和減小(xiao)(xiao)空心壞內(nei)孔(kong)的(de)彎(wan)曲度，此外(wai)還滿足以下(xia)條(tiao)件：
對于碳素鋼和(he)合金鋼，坯料和(he)穿孔(kong)筒內襯直徑之差6~15mm;
對于不銹鋼(gang)和高合金鋼，坯料和穿孔筒內襯直徑之差2~3mm。
同時，還須考慮到在坯料裝入穿孔筒時，厚度約為1mm的(de)潤滑劑(ji)層不被擦掉。
為了使還料在(zai)穿孔筒(tong)內襯中(zhong)的(de)對中(zhong)，經(jing)常(chang)把內襯做成不(bu)大的(de)錐(zhui)度(du)（1：500).這也便(bian)于在(zai)推(tui)出(chu)坯料時，空心壞能順利(li)退出(chu)。
穿孔時的延伸系數 μpt 等于敦粗時的延伸系數 μf 和穿孔時的延伸系數 μp 的乘積：
μpt = μt μp (2 -11)
其中，每一個(ge)系(xi)數(shu)都(dou)被定義為坯(pi)料的原(yuan)始面(mian)積(ji)和(he)變形(xing)后(hou)的面(mian)積(ji)的比值。因此，可以通過工藝(yi)工具尺寸(cun)的延伸系(xi)數(shu)完成以下形(xing)式：
在預鉆孔坯料直接擴孔時，擴孔力可以按照實心坯料穿孔的公式計算，取低于其25%~30%的穿孔力。坯料在鐓粗和穿孔過程中，其長度發生兩次變化，鐓粗后坯料被壓縮變短，其期向減小的體積等于徑向增加的體積。穿孔之后，坯料長度變長，軸向增長的體積等于穿孔頭所穿出的整個內孔的體積。制定工藝制度時，可按下式確定鐓粗坯料的長度和穿孔后坯料的長度：Lp:
根據尼科波爾南方鋼管廠的經驗，在無對中的穿孔桿自由穿孔芯棒穿孔時，穿孔芯棒的強度安全系數的選擇不能小于4。在實心坯料進行穿孔時，影響穿孔后空心坯同心度和內孔彎曲度，進而導致在擠壓時影響到擠壓鋼管壁厚不均度極限值的重要參數是空心坯長度Lz與其內孔的直徑dz的比值。
一般情況下，為了確保空心坯的同心度和其內孔的直線度，將參數Lz/dz值限制在以下范圍內：對于實心坯料穿孔時，Lx/dx=5~7;碳鋼穿孔時為7; 不銹鋼穿孔時為5~6.
根據關于空心坯長度與其內徑之比對于321不(bu)銹鋼坯料穿孔后空心坯壁厚不均影響的試驗結果顯示，隨著Lx/dx的比值從4.4增大到6.1時，穿孔后空心坯的壁厚不均增大到15%.
當(dang)坯(pi)料和穿孔筒內襯之間的(de)間隙增(zeng)(zeng)大(da)，而穿孔前坯(pi)料又沒有充分鐓粗，穿孔后空心坯(pi)的(de)壁厚不(bu)均(jun)增(zeng)(zeng)大(da)。如果間隙從3mm增(zeng)(zeng)大(da)至15mm,則空心坯(pi)的(de)壁厚不(bu)均(jun)提高到(dao)5%~15%.
當坯料鐓(dui)粗時，在(zai)金屬中要達到為完全充滿間(jian)隙所(suo)足(zu)夠的(de)單(dan)位壓力(li)，但又不(bu)(bu)能(neng)使(shi)工(gong)具超負荷。對于321不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，鐓(dui)粗最佳(jia)的(de)單(dan)位壓力(li)值計算(suan)得出為100~150MPa,否則，將使(shi)空心坯的(de)壁厚不(bu)(bu)均(jun)增大(da)。
采用圖2-29所示斷面形狀的(de)穿孔(kong)頭作(zuo)為實(shi)心(xin)(xin)坯料(liao)的(de)穿孔(kong)工具(ju)時，得(de)到的(de)穿孔(kong)空心(xin)(xin)坯的(de)壁(bi)厚不均(jun)較小。這已經在生(sheng)產實(shi)踐中得(de)到證實(shi)。
坯料穿(chuan)孔(kong)時，穿(chuan)孔(kong)頭(tou)承受(shou)最繁重的(de)(de)工(gong)作(zuo)條件，其工(gong)作(zuo)帶和(he)(he)沿外(wai)徑的(de)(de)棱緣(yuan)，即側面(mian)和(he)(he)端(duan)面(mian)的(de)(de)圓角(jiao)承受(shou)最大的(de)(de)加熱和(he)(he)磨(mo)損（圖2-30),棱緣(yuan)的(de)(de)磨(mo)損引起穿(chuan)孔(kong)空心坯的(de)(de)壁(bi)(bi)厚(hou)不(bu)均勻。而當(dang)這(zhe)種棱緣(yuan)磨(mo)損不(bu)均衡，甚至(zhi)是單方面(mian)的(de)(de)磨(mo)損時，對產(chan)生空心坯壁(bi)(bi)厚(hou)不(bu)均勻的(de)(de)影(ying)響將特別嚴重。
一般采(cai)用(yong)熱穩定性(xing)好、鎢含量高的(de)鋼(gang)(gang)來(lai)制(zhi)造(zao)穿孔頭，如3Cr2W8V、4Cr5W2VSi、35Cr5WMoSi、Ni12等鋼(gang)(gang)種，并用(yong)制(zhi)造(zao)穿孔芯(xin)棒的(de)余料來(lai)制(zhi)造(zao)。其(qi)用于穿孔不銹鋼坯料(liao)時，穿孔頭的使用壽命(ming)不超過30~40次／只。
生產中，輪流地利用(yong)(yong)安裝(zhuang)在(zai)穿(chuan)孔(kong)芯棒上的成套穿(chuan)孔(kong)頭(tou)（由10~15個組成）是最(zui)有(you)效的。穿(chuan)孔(kong)芯棒采用(yong)(yong)不同的對(dui)中系統(tong)對(dui)空心(xin)坯(pi)(pi)壁厚(hou)不均有(you)影響。坯(pi)(pi)料經過定心(xin)的穿(chuan)孔(kong)墊鐓粗(cu)和穿(chuan)孔(kong)之后(hou)，得到(dao)的空心(xin)坯(pi)(pi)的壁厚(hou)不均最(zui)小。僅極少(shao)數空心(xin)坯(pi)(pi)的壁厚(hou)不均達到(dao)3mm.在(zai)這種情況下，空心(xin)坯(pi)(pi)長度L,與內徑d,之比可以增大至7。
為了消除穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)側面(mian)和(he)端面(mian)棱緣的(de)(de)不(bu)均勻磨損，減(jian)小(xiao)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)空(kong)心(xin)坯的(de)(de)壁厚不(bu)均，在現代化穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機上，采用了鐓(dui)粗桿和(he)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)芯棒運(yun)動的(de)(de)套管(guan)系(xi)統(tong)（圖2-31)。坯料(liao)鐓(dui)粗后，鐓(dui)粗桿不(bu)返回，而是繼(ji)續壓(ya)在坯料(liao)上，這樣(yang)可以讓穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)芯棒精確地對準坯料(liao)中心(xin)，并減(jian)小(xiao)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)芯棒的(de)(de)自由(you)長度(du)。
采用波狀的穿孔頭(tou)(tou)進行穿孔時，實現了穿孔頭(tou)(tou)對于(yu)穿孔坯(pi)料的附加(jia)定心。穿孔時借助于(yu)插在(zai)穿孔頭(tou)(tou)切口上的彈簧，將穿孔頭(tou)(tou)固(gu)定在(zai)穿孔桿上。
帶有穿(chuan)孔桿在(zai)套管系(xi)統(tong)中(zhong)運動(dong)的穿(chuan)孔機上的穿(chuan)孔頭，其使(shi)用條件十分(fen)惡劣，穩定性能良(liang)好的高鎢鋼制造(zao)，如(ru)4Cr5W2VSi和3Cr2W8V或H13等。
可(ke)以將穿孔(kong)頭(tou)和高(gao)溫壞(huai)料的(de)接觸表面做成有圓弧倒棱的(de)凹面（圖(tu)2-32)這樣(yang)可(ke)以保證在整個(ge)穿孔(kong)周期中，潤滑劑(ji)均勻地進(jin)入變形區，以提高(gao)穿孔(kong)后空心坯的(de)質量。
加熱溫度(du)及(ji)其在(zai)坯(pi)料中(zhong)分布的均勻(yun)性對穿(chuan)孔(kong)后空心(xin)坯(pi)壁厚不(bu)均的影(ying)響試險(xian)表明：溫度(du)從(cong)1160℃升(sheng)高到1225℃穿(chuan)孔(kong)時，空心(xin)坯(pi)的平均壁厚不(bu)均值下(xia)降了36.5%.這是由(you)于(yu)穿(chuan)孔(kong)力下(xia)降所致。
穿(chuan)孔(kong)前，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管坯(pi)(pi)料(liao)的(de)加(jia)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)應(ying)該是均勻的(de)，但要(yao)做到加(jia)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)絕對(dui)均勻是不(bu)(bu)現實的(de)。一般當坯(pi)(pi)料(liao)橫截面上(shang)的(de)溫差不(bu)(bu)超過(guo)30℃時，得(de)到的(de)結果(guo)是可以令人滿意的(de)。這(zhe)是由于加(jia)熱(re)(re)(re)到高溫的(de)坯(pi)(pi)料(liao)在(zai)輸送(song)過(guo)程中(zhong)，低溫區(qu)通(tong)過(guo)熱(re)(re)(re)傳導而使溫度(du)(du)得(de)到補(bu)償(chang)。但在(zai)感應(ying)加(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)中(zhong)加(jia)熱(re)(re)(re)的(de)坯(pi)(pi)料(liao)端(duan)部溫度(du)(du)降低，引起坯(pi)(pi)料(liao)在(zai)長度(du)(du)上(shang)，尤其是端(duan)面溫差增大時，會導致穿(chuan)孔(kong)后空(kong)心坯(pi)(pi)壁厚不(bu)(bu)均和內孔(kong)彎曲度(du)(du)增加(jia)。
此外，穿孔(kong)頭的(de)形狀不正確，穿孔(kong)頭和穿孔(kong)對中模(mo)的(de)間(jian)隙不當等，都會導(dao)致空(kong)心(xin)(xin)(xin)坯壁厚(hou)不均或(huo)內孔(kong)彎曲。但當穿孔(kong)頭帶有(you)導(dao)向的(de)尖頭時(shi)，可以減小空(kong)心(xin)(xin)(xin)坯偏心(xin)(xin)(xin)或(huo)內孔(kong)彎曲缺陷。
采(cai)用(yong)帶有定心(xin)孔(kong)(kong)的(de)(de)實心(xin)坯(pi)(pi)料穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)，也(ye)可以(yi)提高穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)后(hou)空心(xin)坯(pi)(pi)的(de)(de)同心(xin)度(du)和內(nei)孔(kong)(kong)的(de)(de)平直度(du)。定心(xin)孔(kong)(kong)的(de)(de)直徑(jing)(jing)大小與(yu)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)頭(tou)頭(tou)部(bu)導(dao)向尖(jian)的(de)(de)直徑(jing)(jing)相匹配，定心(xin)孔(kong)(kong)的(de)(de)深度(du)為(wei)不(bu)銹鋼管坯(pi)(pi)料上部(bu)端面起1/4~1/3坯(pi)(pi)長。這是由于在(zai)坯(pi)(pi)料穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)的(de)(de)不(bu)穩定階(jie)段，定心(xin)孔(kong)(kong)的(de)(de)導(dao)向作用(yong)對(dui)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)后(hou)空心(xin)壞的(de)(de)質量起到事半(ban)功倍的(de)(de)效(xiao)果所致。
