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15CrMo高壓鍋爐管
15CrMo高壓鍋爐管是合金高壓鍋爐管,為合金結(jié)構(gòu)鋼。15crmo合金管是無縫鋼管的一種,其性能要比一般的無縫鋼管高很多,因為這種鋼管里面含Cr比較多,其耐高溫、腐蝕的性能是其他無縫鋼管比不上的,所以合金管在石油、化工、電力、鍋爐等行業(yè)的用途比較廣泛。概述
合金結(jié)構(gòu)鋼(GB/T3077-1999)是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,適當加入一種或數(shù)種合金元素,用來提高鋼的力學性能、韌性和淬透性。 用此類鋼制造的產(chǎn)品,通常需經(jīng)熱處理(正火或調(diào)質(zhì));其制成的零、部件在使用前,通常需經(jīng)過調(diào)質(zhì)或表面化學處理(滲碳、氮化等)、表面淬火或高頻淬火等處理。因此,根據(jù)化學成分(主要是含碳量)、熱處理工藝和用途的不同,此類鋼大致又可分為滲碳、調(diào)質(zhì)和氮化鋼三種。
此類鋼多軋(鍛)制成圓、方、扁型材和無縫鋼管,多用于制作機械產(chǎn)品中較重要和尺寸較大的零、部件以及高壓管道、容器等,此優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼更具優(yōu)良的綜合力學性能。
鍋爐管的力學性能
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,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:式中:L1--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,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
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)。
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偏差,其清理處實際壁厚不得小于壁厚所允許的小值。
化學檢驗
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?;瘜W成分試驗方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關(guān)部分。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?;瘜W成分試驗方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關(guān)部分。
(3)進口鍋爐鋼管的化學成分檢驗按合同規(guī)定的有關(guān)標準進行。
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,除化學成分要命中目標以外,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。鋼管的化學成分確定之后,終賦予鋼管優(yōu)良力學性能和內(nèi)在組織的是熱處理工藝,ASME標準給出的工藝參數(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準按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)格鋼管的驗收標準應(yīng)符合L2級的規(guī)定;出口管或按照ASME SA-213標準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。
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高壓鍋爐鋼管除銹的基本方法:
(1)清洗:利用溶劑、乳劑清洗高壓鍋爐鋼管表面,以達到去除油、油脂、灰塵、潤滑劑和類似的有機物,但它不能去除高壓鍋爐鋼管表面的銹、氧化皮、焊藥等,因此在防腐生產(chǎn)中只作為輔助手段。
(2)工具除銹:主要使用鋼絲刷等工具對高壓鍋爐鋼管表面進行打磨,可以去除松動或翹起的氧化皮、鐵銹、焊渣等。手動工具除銹能達到Sa2級,動力工具除銹可達到Sa3級,若高壓鍋爐鋼管表面附著牢固的氧化鐵皮,工具除銹效果不理想,達不到防腐施工要求的錨紋深度
(3)酸洗:一般用化學和電解兩種方法做酸洗處理,管道防腐只采用化學酸洗,可以去除氧化皮、鐵銹、舊涂層,有時可用其作為噴砂除銹后的再處理。化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度,但其錨紋淺,而且易對環(huán)境造成污染。
(4)噴(拋)射除銹:噴(拋)射除銹是通過大功率電機帶動噴(拋)射葉片高速旋轉(zhuǎn),使鋼砂、鋼丸、鐵絲段、礦物質(zhì)等磨料在離心力作用下對鋼管表面進行噴(拋)射處理,不僅可以徹底鐵銹、氧化物和污物,而且高壓鍋爐鋼管在磨料猛烈沖擊和磨擦力的作用下,還能達到所需要的均勻粗糙度。
噴(拋)射除銹后,不僅可以擴大管子表面的物理吸附作用,而且可以增強防腐層與管子表面的機械黏附作用。因此,噴(拋)射除銹是管道防腐的理想除銹方式。一般而言,噴丸(砂)除銹主要用于高壓鍋爐鋼管內(nèi)表面處理,拋丸(砂)除銹主要用于管子外表面處理。采用噴(拋)射除銹應(yīng)注意幾個問題。
隨著當前我國經(jīng)濟的發(fā)展,長輸油氣管線是能源保障的重要方式,在輸油(氣)管線防腐施工過程中,高壓鍋爐鋼管的表面除銹也導(dǎo)致了他們使用的壽命因素。確保了防腐層的質(zhì)量,在同樣設(shè)備的基礎(chǔ)上,大大提高工藝水平,降低生產(chǎn)成本。
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