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    ASME SA-213 T91高壓鍋爐用無縫鋼管

    2019-11-26 1523 返回列表

    ASME SA-213 T91高壓鍋爐用無縫鋼管冷拔生產工藝研究_冶金/礦山/地質_工程科技_專業資料。第37卷第2期 2009年4月 金囊材料與冶金工程

     金囊材料與冶金工程METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING V01.37 Apr NO.2 2009 ASME SA一2 1 3 T9 1高壓鍋爐用 無縫鋼管冷拔生產工藝研究李旭升,陳紹林,田(衡陽鋼管(集團)有限公司,湖南 摘 研衡陽421001)  ASME SA一213 T91鋼具有高的熱強性能。 和工藝性能都能達到ASME標準要求。 良好的持久塑性和焊接性能,以及良好的抗氧 化和抗腐蝕性能.可用于制造金屬壁溫<625℃ 的高壓鍋爐再熱器、過熱器等受熱面管和金屬 壁溫≤600℃的鍋爐集箱、蒸汽導管等?,F階 段,ASME 由于ASMESA一213 1 生產工藝用戶需求ASMESA一213 T91鋼管(化學 T91鋼已逐步成為我國制 成分見表1)規格大多以小口徑鋼管為主,由于 熱軋機組能力限制,多數不能直接生產,國內 生產ASME SA一213’1”91鋼管廠家多以熱軋提 供毛管(荒管)供冷軋生產。衡陽華菱鋼管集 團有限公司為生產ASMESA一213 造大容量亞臨界和超臨界電站鍋爐的主要鋼種。SA一213 T91鋼合金元素含量較多. 且鉻含量較高,因此采用傳統的冷拔生產方式 十分困難。衡陽華菱鋼管集團有限公司冷拔分 廠經過不斷探索,已摸索出成熟的冷加工工藝 方案,成功地批量生產出ASMESA一213 T91 T91鋼管, 通過89連軋管機組生產毛管,供冷撥管分廠生 產成品.冷拔分廠采用多道次循環冷拔生產成 品鋼管。89連軋管機組生產ASMESA一213 鋼管。鋼管尺寸和內外表面精度高,機械性能收稿t:l期:2009—03—08 作者簡介:李旭升(1968一),男.工程師,主要從事軋印工藝和質量管理工作a 萬方數據 36 金屬材料與冶金工程 V01.37 No.2 T91鋼管的工藝路線為:管坯切斷一環形爐加熱 一兩輥錐形輥穿孔一六機架半浮芯棒連軋一步進 爐加熱一高壓水除磷一二十四機架微張力減徑一 鋸切一毛(荒)管。 表1 ASME SA一213 T91鋼化學成分(%) 1.1 毛(荒)管準備及質量檢驗 為了確保投入冷拔生產的毛管質量合格, 裝入庫。 毛管熱打頭時.加熱溫度在相變點溫度以 上.頭部強度、硬度較高,需要進行毛管高溫 回火:半成品檢驗及修磨,是為了清除毛管帶 來的較隱性而通過冷拔后所暴露出米的及冷拔 自身產生的缺陷。以保證鋼管質量;成品預熱 回火及矯直目的是為成品熱處理做準備,以便 保證成品管機械、工藝性能均勻穩定。 1.3工藝參數的選擇1.3.1 對毛管進行了認真準備及仔細的質量檢驗。毛 管準備及檢驗的工藝路線為:熱軋毛管一毛管定 切一高溫回火一矯直一渦流探傷+超聲探傷一毛 管檢驗修磨一毛管熱打頭及頭部打孔。 熱軋毛(荒)管終軋溫度在相變點以上, 以至強度和硬度高、塑性差.直接矯直會出現 鋼管縱向裂紋或炸裂。因此,在矯直前,毛管 要進行高溫回火處理,降低強度和硬度、提高 塑性。 1.2冷拔工藝流程 毛管高溫回火一毛管酸洗及潤滑一短芯棒冷 拔一高溫回火一酸洗一半成品檢驗及修磨一酸洗 及潤滑一第二道短芯棒冷拔一軋頭一高溫回火一 酸洗一半成品檢驗及修磨一酸洗及潤滑一空拔一 高溫回火一酸洗一半成品檢驗及修磨一酸洗及潤 滑一空拔成品一預熱高溫回火一矯直一成品正火 +回火一矯直一切頭尾及取樣一理化檢驗一渦流 探傷+超聲探傷一切肓區及定尺一人工檢驗一包 表2熱軋及正火ASME 熱處理工藝參數ASME SA一213 T91鋼在熱軋及正火后冷 狀態時.強度及硬度高,塑性差(見表2)。為 了降低ASMESA一213 T9l鋼冷拔時強度及硬 度.提高塑性,找到適合冷拔生產的最佳熱處 理工藝。通過查找CCT曲線,可以看出ASMESA一213 T91鋼的Ac,相變點為905.5 oc,Ac J 為840.9 oc,Ms為420’12,Mf為240 oC。經過 試驗.ASMESA一213 T9l毛管及半成品經高 溫回火處理后.可以獲得強度及硬度較低,塑 性較好的物理性能(見表3)。 T91鋼管機械性能 SA一213 表3高溫回火ASME 鋼管機械性能 SA一213 T91 1.3.2硫酸酸洗參數… ASME SA一213 T9l鋼中鉻含量較高。熱 軋或熱處理后的鋼管表面氧化膜中存在ChO,和 尖品石FeO?Er903,酸洗比較困難。ASME一213 SA T9l鋼管氧化鐵皮若不清除干凈。冷拔時 會造成抖紋及鋼管內外劃道。為了清除AS/VIESA一213 T91鋼管的氧化鐵皮.經過不斷試驗, 萬方數據 2009#-g 2期 李旭升等:ASMESA一213T91高壓鍋爐用無縫鋼管冷拔生產工藝研究 37 確定選用含有三價鐵硫酸鹽的硫酸溶液酸洗, 且在硫酸溶液中加入了少量食鹽及專用添加劑, 酸洗效果較好。硫酸酸洗的參數為:硫酸濃度 (H:S04)12%一15%,食鹽(NaCI)少量,添加 劑l%.3%,亞鐵含量在100—2009/t,,酸洗溫 度70~80℃,酸洗時問60—90 1.3.3專用潤滑油潤滑ASME SA一213 T91鋼管屬于高合金鋼,min。 1.3.4冷拔工藝ASME SA一213 T91鋼管冷拔生產變形抗 力大,因此,對工模具強度及硬度要求高,采 用短芯棒拔制時。拉桿要求具有足夠的強度, 生產過程中拉桿才不會發生較大的彈性變形, 否則.會發生模具粘鋼劃道及拉桿抖動而造成 鋼管劃道及抖紋,影響鋼管實物質量。生產時 使用加厚硬質合金外模,強度及硬度較高的滲 金屬內?;蚬つd搩饶?。短芯棒拉桿選用直徑 較大及強度高的材料;拔制速度不能太大。短芯 棒拔制時,拔制速度應在15 m/min以下,無芯棒 拔制時,拔制速度在25m/min以下。拔制速度快, 工模具發熱大.易粘鋼。ASMESA一213 T91 采用傳統的磷化工藝及皂化工藝潤滑效果不好, 冷拔時鋼管易打槍斷頭及產生嚴霞劃道。衡陽 華菱鋼管集團有限公司生產ASMESA一213 T91鋼管.采用了專用潤滑油,專用潤滑油潤滑 效果較好。專朋潤滑油潤滑的工藝路線為:酸 洗一水洗一干燥一專用潤滑油一瀝干一冷拔。表4 鋼管冷拔工藝對比試驗見表4和表5。 ASME SA一213 T91鋼42×3.5冷拔工藝一 通過以上兩種冷拔工藝,經大批量生產實 驗證明以上工藝路線完全適合ASME T91鋼管冷拔生產。對ASME 表6和表7。ASME SA一213 T91鋼管在冷拔變形量較SA一213 表6 ASME SA一213 T91鋼管 冷拔前后試驗結果木 SA一213 T9l鋼 管進行了冷拔前后力學性能試驗.試驗結果見 小時。加工硬化就達到一個較高的程度,隨著 變形量增加,只有少量加工硬化。因此在安排 冷拔生產工藝時,延伸系數相對可以取大些。 這樣可以減少中間準備工序,降低生產成本, 加快鋼管生產周期,提高鋼管實物質量??紤] 到拉桿、螺釘及內模強度,帶芯棒拔制時,延 ?Al、A2為退火毛管:B1、B2為拔制第一道次;C1、 C2為57x3.9未退火連拔第二道次,規格49x39;AI、 Bl、Cl為同一根鋼管;A2、B2、C2為同一根鋼管。 萬方數據 38 金屬材料與冶金工程 V01.37 No.2 表7 ASME SA一213 T9I銅管 發熱進而粘鋼產生劃道。取得了較好效果。 2.3抖紋 ‘ 冷拔前后試驗結裂 抖紋是指在短芯棒生產時,鋼管內外表面 呈現高低不一.數目不同的波浪形環痕,有的 是連續的,有的是斷續的,可能是整圈的,也 有可能不是整圈的。造成抖紋的具體原因是:酸 洗和潤滑質量不好.拔制時摩擦力增加而且不斷 變化.熱處理后沿鋼管長度力學性能不一致,芯 棒拉桿過長過細,芯棒位置過前或過后,以及變 形量過大等。通過提高酸洗、潤滑和熱處理質量 ?A一由63.5X5一道直接拔制到57×3.9:B一由63.5 及避免使用直徑過細拉桿,正確調整芯棒位置, 合理安排變形量等.可以防止抖紋的產生。2.4縱向開裂 ×5一道直接拔制到60X4.3;C一由60x4.3不退火. 直接拔制到57x3.9。 伸系數一般在1.25—1.50,無芯棒拔制時,由于 金屬變形不均勻.金屬內部存在較大的殘余應 力,延伸系數一般在1.15。1.30。ASME213 SA一 縱向開裂是指鋼管呈現穿透管壁的縱向裂 開,具有突發性。一般發生在全長,有時發生 在靠錘頭部分一端。一般管縱向開裂通常出現 在無芯棒拔管中.ASMESA一213 T91鋼管冷拔后都存在著較大的殘余應力. T91鋼管帶 冷拔后若不及時進行熱處理,鋼管在殘余應力 及各種介質的作用下。會發生縱向裂紋甚至全 長炸裂。試驗證明.ASMESA一213 芯棒拔制后,若不進行熱處理,放置時間較長, 也會發生縱向開裂??v向開裂的具體原因為變 形量大。拔制后鋼管內存在較大的拉伸殘余應 力。為了避免出現縱向開裂。合理安排變形量 及拔制后的鋼管應及時進行熱處理。 3 T91鋼管h。 冷拔后至熱處理前.放置時間不能超過8 2 缺陷分析ASME SA一213 T91冷拔鋼管主要缺陷有: 結 論SA一213 內折、劃道、抖紋、縱向開裂等。2.1 (1)采用高溫回火工藝對ASMET9 內折 內折是指在鋼管的內表面呈片狀、直線狀 1毛管及半成品進行熱處理.鋼管可獲得塑性較 高、強度及硬度較低的力學性能,適于冷拔生產。 (2)通過在硫酸溶液中加入少量工業食鹽 及添加專用的添加劑,可以得到好的酸洗效果。 (3)采用專用潤滑油潤滑,潤滑效果好, 鋼管劃道少。 (4)冷拔延伸系數,芯棒管在1.25.1.50, 元芯棒拔制在1.15一1.30,冷拔生產正常.鋼管 不易出現抖紋和縱向裂紋。 (5)通過以上工藝實踐,已經生產出數百 噸ASMESA一213 或螺旋狀的折疊。這種缺陷有全長性的,也有 局部的。主要是毛管穿孔及連軋生產時產生的, 冷拔生產一般不會產生內折缺陷。 2.2劃道 劃道是指鋼管內外表面上呈現縱向直線形 的連續或不連續的長短不一的劃痕,多為溝狀。 主要有兩種情況,一種是鋼管酸洗時氧化鐵皮 未洗凈,冷拔時氧化鐵皮粘結在模具表面而劃 傷鋼管:另一種情況是鋼管潤滑質量不良,潤 滑膜起不到隔離變形金屬與模具作用,造成模 具發熱粘鋼而引起劃道,另外模具及鋼管本身 存在的質量缺陷也會造成劃道。為了預防和消 除這種缺陷。必須提高酸洗和潤滑質量,使用 強度及硬度高、光潔度好的模具,在實際生產 中,通過采朋兩套模具輪換生產.避免了模具 T91鋼管,生產正常.鋼管 尺寸和內外表面精度高,機械性能和工藝性能 都能達到ASME標準要求

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