冷拔无缝钢管机械性能力学性能
冷拔无缝钢管力学性能是保证钢材终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了冷拔无缝钢管拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬
1冷拔无缝钢管屈服点(σs)
具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。
上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的 应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的小应力。
冷拔无缝钢管屈服点的计算公式为:
式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2。
2冷拔无缝钢管断后伸长率(σ)
在冷拔无缝钢管拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:
式中:L1--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。
3冷拔无缝钢管断面收缩率(ψ)
在冷拔无缝钢管拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的 缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:
式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的少横截面积,mm2。 度、韧性指标,还有用户要求冷拔无缝钢管的高、低温性能等。
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冷拔无缝钢管常见缺陷和形成原因
在冶炼或热加工过程中,由于某些因素(例如非金属夹杂物、气体以及工艺选择或操作不当等)造成的影响,致使钢的内部或表面产生缺陷,从而严重地影响材料或产品的质量,有时还将导致材料或产品报废。
冷拔无缝钢管中疏松、气泡、缩孔残余、非金属夹杂物、偏析、白点、裂纹以及各种不正常的断口缺陷等,均可以通过宏观检验来发现。宏观检验的方法分酸浸检验及断口检验两种方法。用酸浸法显示的常见宏观缺陷简介如下:
偏析
形成原因
浇注凝固过程中,由于选择结晶和扩散作用引起某些元素的聚集,造成化学成分不均匀。根据分布的不同位置可分为锭型、中心和点状偏析等。
宏观特征
在酸浸试样上,当偏析是易蚀物质或气体夹杂聚集时,呈颜色深暗、形状不规则,略行凹陷、底部平坦并有很多密集微孔斑点。如为抗蚀元素聚集,则呈颜色浅淡、形状不规则、比较光滑的微凸斑点。
疏松
形成原因
钢在凝固过程中由于低熔点物质 凝固收缩和放出气体产生空隙,而在热加工过程中未能焊合。根据其分布情况,可分为中心和一般疏松两类。
宏观特征
在横向热酸浸面上,孔隙呈不规则的多边形、底部尖窄的凹坑,这种凹坑通常多出现在偏析斑点之内。严重时,有连成海绵状的趋势。
夹杂
形成原因
① 外来金属夹杂
在浇注过程中,金属条、块、片落入锭模中或冶炼末期加入的铁合金未熔化。
宏观特征
在浸蚀片上,多呈边缘清晰、颜色与周围显著不同的几何形状。
形成原因
② 外来非金属夹杂
在浇注过程中,没有来得及浮出的熔渣或剥落到钢液中的炉衬和浇注系统内壁的耐火材料。 宏观特征
较大的非金属夹杂物很好辨认,而较小的夹杂腐蚀后剥落,留下细小的呈圆形的小孔。
形成原因
③ 翻皮底注钢锭浇注过程中的表面上半凝固的薄膜卷入钢液中去。
宏观特征
在酸浸试样上,颜色与周围不同,形状不规则的弯曲狭长条带,周边常有氧化物夹杂和气孔存在。
缩孔 形成原因
钢锭或铸件浇注时,心部的液体由于 冷凝时体积收缩未能得到补充,在铸锭头部或铸件中形成宏观孔穴。
宏观特征
在横向酸浸试样上缩孔位于中心部位,其周围常是偏析、夹杂或疏松密集的地方。有时在浸蚀前就可看到洞穴或缝隙,浸蚀后孔穴部分变暗,呈不规则折皱的孔洞。
形成原因
钢锭浇注过程中所产生和放出的气体造成的缺陷。
宏观特征
在横向试样上,呈与表面大致垂直的裂缝,附近略有氧化和脱碳现象。在表面以下的位置存在称为皮下气泡,较深的皮下气泡称为针孔。在锻轧过程中,这些未氧化也未焊合的气孔被延伸成细管状,横截面上呈孤立的小针孔。在横截面上类似于排列规律的点状偏析,但颜色较深者为内部蜂窝气泡。
白点
形成原因
一般认为是氢和组织应力的作用,钢中的偏析和夹杂也有一定的影响,属于裂缝的一种。
宏观特征
在横向热酸浸试样上,呈细短裂缝。在纵向断口上则是粗晶状的银亮白点。
裂缝冷拔无缝钢管形成原因
轴心晶间裂缝:当枝状组织较严重时,大尺寸钢坯沿枝状组织主、枝干间产生裂缝。
内裂:由于锻轧工艺不当而产生的开裂。
宏观特征
在横截面上,轴心位置沿晶间开裂,呈蛛网状,严重时呈放射状开裂。
折叠
形成原因
冷拔无缝钢管或钢锭的表面斑疤凹凸不平及 的棱角,在锻轧中叠附在冷拔无缝钢管上,或由于孔型设计或操作不当生成耳子,在继续轧制时叠合而成。
宏观特征
冷拔无缝钢管在横向热酸浸试样上,与钢的表面呈斜交的裂缝,附近有较严重的脱碳,缝内常夹有氧化物鳞屑。
冷拔无缝钢管用途因为材质不用使用
1.结构用冷拔无缝钢管(GBT8162-2008)。主要用于一般结构和机械结构。其代表材质(牌号):碳素钢、20、45号钢;合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。
2.输送流体用冷拔无缝钢管(GBT8163-2008)。主要用于工程及大型设备上输送流体管道。代表材质(牌号)为20、Q345等。
3. 低中压锅炉用冷拔无缝钢管(GB3087-2008)是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔(轧)冷拔无缝钢管。代表材质为10、20号钢。
4. 高压锅炉用冷拔无缝钢管(GB5310-2008)是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢冷拔无缝钢管。代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。
5. 高压化肥设备用冷拔无缝钢管(GB6479-2000)是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢冷拔无缝钢管。代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
6.石油裂化用冷拔无缝钢管(GB9948-2006)。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
7.地质钻探用钢管(YB235-70)是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管,按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
8.金刚石岩芯钻探用冷拔无缝钢管(GB3423-82)是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的冷拔无缝钢管。
9.石油钻探管(YB528-65)是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的冷拔无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种,车丝管用接头联结,不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
10. 船舶用碳钢和碳锰钢冷拔无缝钢管(GB/5312-1999)是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢冷拔无缝钢管。碳素钢冷拔无缝钢管管壁工作温度不超过450℃,合金钢冷拔无缝钢管管壁工作温度超过450℃。冷拔无缝钢管代表材质为360、410、460钢级等。
合金管的焊接工艺:焊前加热,焊后淬火、回火
1、预热
合金管电焊前,主要对合金管进行加热,控制温度30分钟后开始焊接。
电焊的加热和虚拟束温回火处理由调温处理的温度控制柜主动操作。采用远红外跟踪热处理炉板。全智能主动设置曲线图并记录曲线图,热阻准确测量温度。加热时热阻测点距离焊缝边缘15mm-20mm。
2、焊接方法
1. 为了防止合金管的焊接变形,每个柱接头由两个人对称焊接,焊接方向从中间向两边。焊接内开放(内开放时焊缝接近梁),实际操作从——层合金管第三层合金管道必须进行小规格,因为其电焊危及焊接变形的主要原因。电焊一至三层后,应进行反刨。碳弧气刨应用后,需要对焊接机械设备进行打磨,对焊接表面进行氮化梳理,显示金属质感,防止表面碳化产生裂纹。外孔焊接一次,其余内孔焊接一次。
2. 电焊=两层合金管时,焊接方向应与层合金管相反,依此类推。每层对接焊缝间隔15-20mm。
3.应保持多台焊机的焊接电流、焊接速度和重叠层数。
4. 在电焊中,必须从引弧板开始焊接,并在引弧板上结束焊接。电焊后切断、打磨、清洁。
3、经调质处理后
焊缝电焊后,应在12小时内进行回火处理。如不能立即对合金管进行调质淬火处理,应听取保温和缓冷的建议。当进行回火处理时,应测量两个热阻的温度,并在焊缝两侧焊接热阻