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大直径厚壁钢管的冷热加工性能 

发布时间:2020-06-11

该45公斤强度钢(gang)(gang)是在大直(zhi)径钢(gang)(gang)管的(de)基(ji)础(chu)上加(jia)入(ru)适量的(de)氮(dan)气,生成含钒(fan)的(de)氮(dan)化(hua)钒(fan)(VN),从(cong)而达(da)到强化(hua)基(ji)体、细化(hua)晶粒(li)、提高(gao)厚钢(gang)(gang)板力学性能的(de)效(xiao)果(guo)。氮(dan)的(de)合金(jin)化(hua)是通过向熔炉或圆筒中加(jia)入(ru)锰铁氮(dan)化(hua)物来实现的(de)。

在(zai)中(zhong),大(da)直径(jing)厚壁(bi)钢(gang)管中(zhong),碳(tan)、锰(meng)和(he)(he)(he)硅的(de)(de)(de)(de)限值(zhi)遵循(xun)一般低(di)合金钢(gang)的(de)(de)(de)(de)规定(ding)。钒(fan)、铝和(he)(he)(he)氮(dan)是根(gen)据以(yi)下原因确(que)定(ding)的(de)(de)(de)(de):从(cong)0.0200%的(de)(de)(de)(de)钒(fan)和(he)(he)(he)0.008%的(de)(de)(de)(de)氮(dan)从(cong),开(kai)始,钢(gang)的(de)(de)(de)(de)强度和(he)(he)(he)韧性(xing)将(jiang)随(sui)着钒(fan)和(he)(he)(he)氮(dan)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而增加,但是0.025%的(de)(de)(de)(de)大(da)量(liang)(liang)氮(dan)含量(liang)(liang)将(jiang)使(shi)钢(gang)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)质量(liang)(liang)变差(cha);除了确(que)保钒(fan)与氮(dan)充(chong)分结合之外,其余仍与碳(tan)化(hua)(hua)(hua)结合。过(guo)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)钒(fan)也会(hui)降(jiang)低(di)塑(su)性(xing)。添加铝会(hui)提高钢(gang)的(de)(de)(de)(de)韧性(xing),但也会(hui)产(chan)生过(guo)多(duo)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)化(hua)(hua)(hua)铝。结果(guo),氮(dan)化(hua)(hua)(hua)钒(fan)的(de)(de)(de)(de)强化(hua)(hua)(hua)效果(guo)将(jiang)丧失,强度将(jiang)降(jiang)低(di)。冶(ye)金标准(YB)13-69中(zhong)规定(ding)的(de)(de)(de)(de)15Mn、V和(he)(he)(he)N的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)学(xue)成分和(he)(he)(he)机(ji)械性(xing)能见如(ru)表(biao)

大直(zhi)径厚壁(bi)钢管的相变点见(jian)表6-2。

纵轧15Mn-V-N厚(hou)钢(gang)(gang)(gang)板(ban)(大(da)(da)于20mm)综(zong)合(he)力学(xue)性(xing)(xing)(xing)能差,强(qiang)(qiang)度(du)高,屈(qu)服强(qiang)(qiang)度(du)大(da)(da)于50kg/mm2,但塑(su)性(xing)(xing)(xing)和韧(ren)性(xing)(xing)(xing)低。因此,必(bi)须(xu)采用热处理来提(ti)(ti)高钢(gang)(gang)(gang)板(ban)的(de)综(zong)合(he)性(xing)(xing)(xing)能。实践表明,大(da)(da)直径厚(hou)壁钢(gang)(gang)(gang)管通(tong)过正火(huo)(huo)处理可以提(ti)(ti)高其塑(su)性(xing)(xing)(xing)和韧(ren)性(xing)(xing)(xing)。然而(er),正火(huo)(huo)后,强(qiang)(qiang)度(du)有所(suo)下降。为(wei)了保(bao)持一(yi)定的(de)屈(qu)服强(qiang)(qiang)度(du),归一(yi)化温必(bi)须(xu)超过930,通(tong)常为(wei)970- 980。辊(gun)底炉加热时间按(an)2 ~ 2.5分钟/毫(hao)米计算,当需要进行重正火(huo)(huo)处理时,正火(huo)(huo)温应提(ti)(ti)高到1000以上。标准化大(da)(da)直径厚(hou)壁钢(gang)(gang)(gang)管的(de)机械性(xing)(xing)(xing)能如表6-3所(suo)示(shi)。根据锅(guo)炉汽(qi)包和容器的(de)制(zhi)造特点,要求大(da)(da)直径厚(hou)壁钢(gang)(gang)(gang)管具有一(yi)定的(de)中(zhong)温性(xing)(xing)(xing)能(见表6-4)。该钢(gang)(gang)(gang)种基本(ben)满足(zu)制(zhi)造中(zhong)压力锅(guo)炉和容器的(de)要求。

大直径厚壁钢管中虽(sui)然含氮(dan)量高,但仍具有良好的(de)耐(nai)老化(hua)(hua)性能。正火钢板比热轧钢板具有更好的(de)抗(kang)老化(hua)(hua)性能,并且即使在(zai)低(di)温下(xia)也具有令人满(man)意(yi)的(de)老化(hua)(hua)冲击值。老化(hua)(hua)性能如表6-5所(suo)示。

第二节(jie)大直(zhi)径厚壁钢(gang)管(guan)的冷热加工性能

一、气割性能

氧-乙炔(gui)火焰(yan)切(qie)割(ge)是(shi)制造金属(shu)结(jie)构的重要工艺。气割(ge)热循环对大直径(jing)厚壁钢管硬化程度影(ying)响的试验结(jie)果列于表6-6。

气体(ti)切(qie)割边缘裂纹试验的结果列于表6-7。

从表中(zhong)可(ke)以看出,15Mn、V、N可(ke)以用氧乙炔火焰(yan)切(qie)割,钢结构中(zhong)可(ke)以直接(jie)焊(han)接(jie)而不用修边。二、氧-乙烯(xi)火焰(yan)加热性(xing)能

火焰加(jia)热(re)对大直径钢管(guan)力学性(xing)(xing)能(neng)的(de)影响见如表6 ~ 8。加(jia)热(re)系统沿轧制方向宽度(du)为30毫米(mi),冷却后横(heng)向切割性(xing)(xing)能(neng)样品。从表中(zhong)可以看出,火焰加(jia)热(re)对大直径厚壁钢管(guan)的(de)性(xing)(xing)能(neng)没有不利影响,在中(zhong)的(de)制造过程中(zhong)可以采(cai)用(yong)火焰加(jia)工(gong)和矫正

三(san)。其他的

工(gong)厂在生产热轧大直径厚壁(bi)钢(gang)管罐车(che)时(shi),对钢(gang)材的剪切(qie)、整圆、切(qie)边和热压(ya)没(mei)有(you)困难,但(dan)在冷加工(gong)时(shi)对缺口很敏感。施(shi)工(gong)中(zhong)应注意。

四.焊接(jie)性

大直径厚壁钢管的强度相对较高,其焊接性是大家关心的问题。测试了304不锈钢无缝管,合金材料焊接后热影响区的开裂倾向和脆化倾向。

1 .热影响区(qu)的裂缝趋势

当(dang)制造中国第一辆大(da)直径厚壁钢管的(de)大(da)型罐车时,试验

2.热(re)影(ying)(ying)响(xiang)区的(de)脆(cui)化(hua)(hua)倾(qing)向一些单位测试了l5锰钒(fan)(fan)氮钢(gang)(gang)(gang)的(de)热(re)影(ying)(ying)响(xiang)区脆(cui)化(hua)(hua)倾(qing)向。试验结果表明,由于焊接(jie)热(re)对正火或(huo)热(re)轧钢(gang)(gang)(gang)板的(de)影(ying)(ying)响(xiang),脆(cui)化(hua)(hua)发生在熔(rong)合线至熔(rong)合线0.5毫米的(de)区域,此(ci)(ci)区的(de)特(te)点是硬度增加,晶(jing)粒长(zhang)大(da),冲(chong)击(ji)(ji)值降低,形成焊接(jie)接(jie)头的(de)韧(ren)性薄弱区中(zhong)。此(ci)(ci)区的(de)低湿冲(chong)击(ji)(ji)比母(mu)材低30 ~ 63%,中(zhong)-40冲(chong)击(ji)(ji)值比母(mu)材低得多。但(dan)是,只要贱(jian)金属中(zhong)的(de)钒(fan)(fan)和氨保持(chi)一定的(de)比例(当钒(fan)(fan)和氮的(de)比例大(da)于或(huo)等于12-。i  3)、正火处理后的(de)钢(gang)(gang)(gang)焊接(jie)后没有(you)脆(cui)化(hua)(hua)倾(qing)向,冲(chong)击(ji)(ji)韧(ren)性没有(you)下降(但(dan)热(re)轧钢(gang)(gang)(gang)板仍有(you)脆(cui)化(hua)(hua)倾(qing)向)。因此(ci)(ci),大(da)直(zhi)径厚壁钢(gang)(gang)(gang)管中(zhong)的(de)中(zhong)厚板应在正火条(tiao)件下使(shi)用。

不同焊接(jie)(jie)规范(fan)(即不同焊接(jie)(jie)单位能(neng)量(liang))对自动(dong)焊接(jie)(jie)过程中不锈钢管厂家热影响(xiang)区冲击韧性的影响(xiang)见(jian)表6-13。

从(cong)表6-13可以看(kan)出(chu),大(da)直径厚壁钢(gang)管比(bi)工厂(chang)钢(gang)管对焊接规(gui)范(fan)的适(shi)应性更广。热(re)(re)影响区冲击值随(sui)着焊接单位能量(liang)的增加(jia)而减小(xiao),即大(da)直径厚壁钢(gang)管几乎(hu)不硬化。但是,应注(zhu)意避免过(guo)热(re)(re),不应采用过(guo)多的焊接规(gui)范(fan)。


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