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鍋爐管的力學(xué)性能
抗拉強(qiáng)度
試樣在拉伸過(guò)程中,在拉斷時(shí)所承受的力(Fb),出以試樣原橫截面積(So)所得的應(yīng)力(σ),稱(chēng)為抗拉強(qiáng)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(jì)算公式為:
式中:Fb--試樣拉斷時(shí)所承受的力,N(牛頓); So--試樣原始橫截面積,mm。
屈服點(diǎn)
具有屈服現(xiàn)象的金屬材料,試樣在拉伸過(guò)程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力,稱(chēng)屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí),則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為N/mm(MPa)。
上屈服點(diǎn)(σsu):試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的應(yīng)力; 下屈服點(diǎn)(σsl):當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí),屈服階段中的小應(yīng)力。
屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為:
式中:Fs--試樣拉伸過(guò)程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm。
斷后伸長(zhǎng)率
在拉伸試驗(yàn)中,試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比,稱(chēng)為伸長(zhǎng)率。以σ表示,單位為%。計(jì)算公式為:式中:L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度,mm; L0--試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度,mm。
斷面收縮率
在拉伸試驗(yàn)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(chēng)為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計(jì)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(chēng)為硬度。根據(jù)試驗(yàn)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(duì)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(yàn)力(F)壓入式樣表面,經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力,測(cè)量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗(yàn)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(yàn)
規(guī)格及外觀
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無(wú)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(jì)43種。壁厚1.5~26mm共計(jì)29種。但機(jī)車(chē)鍋爐用過(guò)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(wú)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(wú)縫鋼管》和GB5310-95《高壓鍋爐用無(wú)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(guò)公稱(chēng)壁厚的負(fù)偏差,其清理處實(shí)際壁厚不得小于壁厚所允許的小值。
化學(xué)檢驗(yàn)
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》規(guī)定?;瘜W(xué)成分試驗(yàn)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(wú)縫鋼管》規(guī)定?;瘜W(xué)成分試驗(yàn)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(jìn)口鍋爐鋼管的化學(xué)成分檢驗(yàn)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
采用鋼號(hào)
(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)有20G、20MnG、25MnG。(2)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)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(jī)械性能外,要逐根做水壓試驗(yàn),要作擴(kuò)口、壓扁試驗(yàn)。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。
鍋爐管分為兩大類(lèi):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(duì)無(wú)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(duì)鋼水進(jìn)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(diǎn),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?yàn)镾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(zhǎng)期以來(lái)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(shí)也可以通過(guò)大的軋制變形殘留的缺陷。
近年來(lái)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(shì)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(cè)手段,發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行表面扒皮等相關(guān)配套手段。
2熱處理工序控制要點(diǎn)
在鍋爐用無(wú)縫鋼管生產(chǎn)工序中,熱處理是關(guān)鍵工序,熱處理對(duì)無(wú)縫鋼管的內(nèi)在質(zhì)量及表面質(zhì)量產(chǎn)生重要影響,對(duì)生產(chǎn)合金無(wú)縫鋼管尤為重要,對(duì)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(chǎng)試驗(yàn),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(wú)損檢測(cè)的控制
一般國(guó)內(nèi)鍋爐企業(yè)按照GB5310或企業(yè)采購(gòu)規(guī)程(訂貨技術(shù)條件)進(jìn)行采購(gòu)高壓鍋爐管,無(wú)損檢測(cè)一般采用渦流及超聲波自動(dòng)探傷,要求鋼管逐根進(jìn)行渦流探傷,渦流探傷方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按GB7735較高級(jí)控制;鋼管逐根進(jìn)行超聲波探傷,探傷方法按GB5777級(jí),所有規(guī)格鋼管的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合L2級(jí)的規(guī)定;出口管或按照ASME SA-213標(biāo)準(zhǔn)交貨的鋼管的無(wú)損檢測(cè)按照SA-450進(jìn)行控制。超聲波測(cè)厚、斜向傷檢測(cè)功能開(kāi)始在國(guó)產(chǎn)自動(dòng)探傷設(shè)備配置,將較好地國(guó)產(chǎn)設(shè)備的性能,同時(shí)有效地檢測(cè)鋼管內(nèi)分層缺陷。
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