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鍋爐管的力學(xué)性能
抗拉強度
試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),出以試樣原橫截面積(So)所得的應(yīng)力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。計算公式為:
式中:Fb--試樣拉斷時所承受的力,N(牛頓); So--試樣原始橫截面積,mm。
屈服點
具有屈服現(xiàn)象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力,稱屈服點。若力發(fā)生下降時,則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm(MPa)。
上屈服點(σsu):試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的應(yīng)力; 下屈服點(σsl):當(dāng)不計初始瞬時效應(yīng)時,屈服階段中的小應(yīng)力。
屈服點的計算公式為:
式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm。
斷后伸長率
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:式中:L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長度,mm; L0--試樣原始標(biāo)距長度,mm。
斷面收縮率
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下:式中:S0--試樣原始橫截面積,mm; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm。
硬度指標(biāo)
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據(jù)試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
A、布氏硬度(HB)
用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球,以規(guī)定的試驗力(F)壓入式樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm(MPa)。
石油裂化管
用于石油煉廠的爐管、熱交換器管和管道用無縫管。常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼(10、20)、合金鋼(12CrMo、15CrMo)、耐熱鋼(12Cr2Mo、15Cr5Mo)、不銹鋼(1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti)制造。鋼管除得證化學(xué)成分和各種機械性能外,還要保證水壓、壓扁、擴口等試驗,及表面質(zhì)量和無損檢驗。鋼管在熱處理狀態(tài)下交貨。不銹鋼管:用各種不銹鋼熱軋,冷軋的不銹鋼管,廣泛應(yīng)用于石油、化工設(shè)備管道和各種用途的不銹鋼結(jié)構(gòu)零件,除應(yīng)保證化學(xué)成分和機械性能,凡用作承受流體壓力的鋼管要保證水壓試驗合格。各種專用鋼管要按規(guī)定保證條件。
無縫鋼管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)參考
1.結(jié)構(gòu)用無縫鋼管(GB/T8162-1999)是用于一般結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)的無縫鋼管。2.流體輸送用無縫鋼管(GB/T8163-1999)是用于輸送水、油、氣等流體的一般無縫鋼管。
3.低中壓鍋爐用無縫鋼管(GB3087-1999)是用于制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過熱 蒸汽管、沸水管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔(軋)無縫鋼管。
4.高壓鍋爐用無縫鋼管(GB5310-1995)是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管。
5.化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管(GB6479-2000)是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設(shè)備和管道的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼無縫鋼管。
6.石油裂化用無縫鋼管(GB9948-88)是適用于石油精煉廠的爐管、熱交換器和管道無縫鋼管。
7.地質(zhì)鉆探用鋼管(YB235-70)是供地質(zhì)部門進行巖心鉆探使用的鋼管,按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。
8.金剛石巖芯鉆探用無縫鋼管(GB3423-82)是用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無縫鋼管。
9.石油鉆探管(YB528-65)是用于石油鉆探兩端內(nèi)加厚或外加厚的無縫鋼管。鋼管分車絲和不車絲兩種,車絲管用接頭聯(lián)結(jié),不車絲管用對焊的方法與工具接頭聯(lián)結(jié)。
10.船舶用碳鋼無縫鋼管(GB5213-85)是制造船舶I級耐壓管系、Ⅱ級耐壓管系、鍋爐及過熱器用的碳素鋼無縫鋼管。碳素鋼無縫鋼管管壁工作溫度不超過450℃,合金鋼無縫鋼管管壁工作溫度超過450℃。
11.汽車半軸套管用無縫鋼管(GB3088-82)是制造汽車半軸套管及驅(qū)動橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫鋼管。
12.柴油機用高壓油管(GB3093-2002)是制造柴油機噴射系統(tǒng)高壓管用的冷拔無縫鋼管。
13.液壓和氣動缸筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管(GB8713-88)是制造液壓和氣動缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋精密無縫鋼管。
14.冷拔或冷軋精密無縫鋼管(GB3639-2000)是用于機械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫鋼管。
選用精密無縫鋼管制造機械結(jié)構(gòu)或液壓設(shè)備等,可以大大節(jié)約機械加工工時,提高材料利用率,同時有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。
15.結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管(GB/T14975-2002)是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫(yī)療、食品、機械等工業(yè)的耐腐蝕管道和結(jié)構(gòu)件及零件的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴)和冷拔(軋)無縫鋼管。
16.流體輸送用不銹鋼無縫鋼管(GB/T14976-2002)是用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴)和冷拔(軋)無縫鋼管。
17.異型無縫鋼管是除了圓管以外的其他截面形狀的無縫鋼管的總稱。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無縫鋼管(代號為D)、不等壁厚異型無縫鋼管(代號為BD)、變直徑異型無縫鋼管(代號為BJ)。異型無縫鋼管廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件、工具和機械零部件。和圓管相比,異型管一般都有較大的慣性矩和截面模數(shù),有較大的抗彎抗扭能力,可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量,節(jié)約鋼材。
北京延慶珺豪金屬制品有限公司擁有雄厚的技術(shù)實力,多名 厚壁無縫鋼管產(chǎn)品研發(fā)人員,訓(xùn)練有素的職工隊伍, 厚壁無縫鋼管加工設(shè)備及檢測設(shè)備,使生產(chǎn)出的 厚壁無縫鋼管經(jīng)科學(xué)設(shè)計,精心制作,嚴(yán)格檢驗。數(shù)十年來的不懈努力、吸收國內(nèi)外技術(shù)經(jīng)驗,集眾家之所長,制造出多領(lǐng)域的新 厚壁無縫鋼管產(chǎn)品。嚴(yán)格的 厚壁無縫鋼管產(chǎn)品檢測,并配以的售后服務(wù),使本廠在 厚壁無縫鋼管行業(yè)獨樹一幟,贏得八方眾多客戶的肯定。
鍋爐管的質(zhì)量與檢驗
規(guī)格及外觀
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。各種結(jié)構(gòu)鍋爐用鋼管規(guī)格,外徑10~426mm,共計43種。壁厚1.5~26mm共計29種。但機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管的外徑和壁厚另有規(guī)定。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22~530mm,壁厚20~70mm不等。冷拔(冷軋)管外徑10~108mm,壁厚2.0~13.0mm不等。
(3)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》和GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規(guī)定。外觀質(zhì)量:鋼管內(nèi)外表面不允許有裂縫、折疊、軋折、結(jié)疤、離層和發(fā)紋。這些缺陷應(yīng)完全掉。深度不得超過公稱壁厚的負(fù)偏差,其清理處實際壁厚不得小于壁厚所允許的小值。
化學(xué)檢驗
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?;瘜W(xué)成分試驗方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?;瘜W(xué)成分試驗方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。
(3)進口鍋爐鋼管的化學(xué)成分檢驗按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行。
采用鋼號
(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG。(2)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。
(3)有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學(xué)成分和機械性能外,要逐根做水壓試驗,要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。
鍋爐管分為兩大類:GB3087-2008中低壓鍋爐管和GB5310-2008高壓鍋爐管鍋爐管重量公式:[(外徑-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)。
T22質(zhì)量控制
1管坯控制管坯對無縫鋼管生產(chǎn)具有較大影響,主要表現(xiàn)為鋼的化學(xué)成分的穩(wěn)定及鋼的純凈度方面。一般高壓管坯通常采用"電爐+LF+VD"生產(chǎn)流程,電弧爐主要用于冶煉出合格的粗鋼水,LF爐除對鋼水進行脫氧、脫硫和溫度控制外,重要的任務(wù)是調(diào)整鋼水的化學(xué)成分,VD爐主要是凈化鋼液,保證鋼水的純凈度。根據(jù)高壓鍋爐管的應(yīng)用特點,要求鍋爐鋼在冶煉控制技術(shù)方面,除化學(xué)成分要命中目標(biāo)以外,還要求鍋爐鋼純凈度要高,S、P有害元素控制要低,特別是S元素要嚴(yán)格控,主要因為S元素是引起原晶界弱化的主要雜質(zhì)元素,是導(dǎo)致鋼蠕變脆化的主要因素。長期以來鍋爐管都是采用鍛軋管坯制造的,鍛軋管坯不僅可以在鋼錠上切除縮孔、夾渣等澆鋼缺陷,同時也可以通過大的軋制變形殘留的缺陷。
近年來隨著冶金工藝裝備水平的大幅度,管坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝以其、低耗、優(yōu)質(zhì)、低成本優(yōu)勢得到迅速推廣,管坯廠為了保證表面質(zhì)量一般配有鋼棒漏磁探傷、超聲波相控陣探傷或紅外探傷等檢測手段,發(fā)現(xiàn)缺陷進行表面扒皮等相關(guān)配套手段。
2熱處理工序控制要點
在鍋爐用無縫鋼管生產(chǎn)工序中,熱處理是關(guān)鍵工序,熱處理對無縫鋼管的內(nèi)在質(zhì)量及表面質(zhì)量產(chǎn)生重要影響,對生產(chǎn)合金無縫鋼管尤為重要,對電站鍋爐用高壓鍋爐管的持久性能影響較大,穩(wěn)定的金相組織和良好的內(nèi)外表面質(zhì)量代表鋼管企業(yè)的制造水平。鋼管的化學(xué)成分確定之后,終賦予鋼管優(yōu)良力學(xué)性能和內(nèi)在組織的是熱處理工藝,ASME標(biāo)準(zhǔn)給出的工藝參數(shù)范圍較寬,生產(chǎn)企業(yè)需現(xiàn)場試驗,找出合適的熱處理工藝。T22的通常熱處理工藝:920℃-940℃正火,保溫大于20分鐘;720℃-740℃回火,保溫2h。
3無損檢測的控制
一般國內(nèi)鍋爐企業(yè)按照GB5310或企業(yè)采購規(guī)程(訂貨技術(shù)條件)進行采購高壓鍋爐管,無損檢測一般采用渦流及超聲波自動探傷,要求鋼管逐根進行渦流探傷,渦流探傷方法及驗收標(biāo)準(zhǔn)按GB7735較高級控制;鋼管逐根進行超聲波探傷,探傷方法按GB5777級,所有規(guī)格鋼管的驗收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合L2級的規(guī)定;出口管或按照ASME SA-213標(biāo)準(zhǔn)交貨的鋼管的無損檢測按照SA-450進行控制。超聲波測厚、斜向傷檢測功能開始在國產(chǎn)自動探傷設(shè)備配置,將較好地國產(chǎn)設(shè)備的性能,同時有效地檢測鋼管內(nèi)分層缺陷。
縫鋼管,因其用途不同而分為如下若干品種:
GB/T8162-2008(結(jié)構(gòu)用無縫鋼管)。主要用于一般結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)。其代表材質(zhì)(牌號):碳素鋼20、45號鋼;合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。 GB/T8163-2008(輸送流體用無縫鋼管)。主要用于工程及大型設(shè)備上輸送流體管道。代表材質(zhì)(牌號)為20、Q345等。 GB3087-2008(低中壓鍋爐用無縫鋼管)。主要用于工業(yè)鍋爐及生活鍋爐輸送低中壓流體的管道。代表材質(zhì)為10、20號鋼。
GB5310-2008(高壓鍋爐用無縫鋼管)。主要用于電站及核電站鍋爐上耐高溫、高壓的輸送流體集箱及管道。代表材質(zhì)為20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。 GB5312-1999(船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管)。主要用于船舶鍋爐及過熱器用I、II級耐壓管等。代表材質(zhì)為360、410、460鋼級等。
GB6479-2000(高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管)。主要用于化肥設(shè)備上輸送高溫高壓流體管道。代表材質(zhì)為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
GB9948-2006(石油裂化用無縫鋼管)。主要用于石油冶煉廠的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。其代表材質(zhì)為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
GB18248-2000(氣瓶用無縫鋼管)。主要用于制作各種燃?xì)狻⒁簤簹馄?。其代表材質(zhì)為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。
GB/T17396-2009(液壓支柱用熱軋無縫鋼管)。主要用于制作煤礦液壓支架和缸、柱,以及其它液壓缸、柱。其代表材質(zhì)為20、45、27SiMn等。
GB3093-1986(柴油機用高壓無縫鋼管)。主要用于柴油機噴射系統(tǒng)高壓油管。其鋼管一般為冷拔管,其代表材質(zhì)為20A。
GB/T3639-2008(冷拔或冷軋精密無縫鋼管)。主要用于機械結(jié)構(gòu)、碳壓設(shè)備用的、要求尺寸精度高、表面光潔度好的鋼管。其代表材質(zhì)20、45鋼等。
GB/T3094-2008(冷拔無縫鋼管異形鋼管)。主要用于制作各種結(jié)構(gòu)件和零件,其材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。
GB/T8713-1988(液壓和氣動筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管)。主要用于制作液壓和氣動缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋無縫鋼管。其代表材質(zhì)為20、45鋼等。
GB13296-2007(鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于化工企業(yè)的鍋爐、過熱器、熱交換器、冷凝器、催化管等。用的耐高溫、高壓、耐腐蝕的鋼管。其代表材質(zhì)為0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14975-2002(結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于一般結(jié)構(gòu)(賓館、飯店裝飾)和化工企業(yè)機械結(jié)構(gòu)用的耐大氣、酸腐蝕并具有一定強度的鋼管。其代表材質(zhì)為0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14976-2002(流體輸送用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于輸送腐蝕性介質(zhì)的管道。代表材質(zhì)為0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
YB/T5035-1993(汽車半軸套管用無縫鋼管)。主要用于制作汽車半軸套管及驅(qū)動橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫鋼管。其代表材質(zhì)為45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。
API SPEC5CT-1999(套管和油管規(guī)范),是美國石油學(xué)會(American Petreleum Instiute, 簡稱"API")編制并發(fā)布的在世界各地通用。其中: 套管:由地表面伸進鉆井內(nèi),作為井壁襯的管子,其管子之間通過接箍連接。主要材質(zhì)為J55、N80、P110等鋼級,以及抗硫化氫腐蝕的C90、T95等鋼級。其低鋼級(J55、N80)可為焊接鋼管。油管:由地表面插入套管內(nèi)直至油層的管子,其管子之間通過接箍或整體連接。其作用于是抽油機將油層石油經(jīng)油管輸送到地面。主要材質(zhì)為J55、N80、P110、以及抗硫化氫腐蝕的C90、 美國石油學(xué)會編制并發(fā)布的,在世界各地通用。
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