小口徑鋼管熱彎后取消熱處理的試驗(yàn)研究

王鳳+王萬凱

摘 要：鍋爐一級(jí)、二級(jí)過熱器，工作溫度540℃；工作壓力9.2MPa，15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管經(jīng)810℃中頻加熱進(jìn)行彎管工藝，彎管后再經(jīng)過680℃回火處理。對(duì)經(jīng)810℃加熱彎管、加熱直管經(jīng)680℃熱處理及不經(jīng)680℃熱處理的力學(xué)性能、工藝性能、金相組織進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，認(rèn)為15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管加熱810℃彎管，可不經(jīng)過680℃熱處理。

關(guān)鍵詞：15CrMoG鋼管；過熱器；熱彎取消熱處理

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.23.127

0 前言

15CrMoG合金鋼管是無縫鋼管的一種，是珠光體組織的耐熱鋼，因?yàn)檫@種合金管中含Cr較多，在高溫下具有較高的熱強(qiáng)性和抗氧化性，并具有一定的抗氫腐蝕能力。鍋爐一級(jí)、二級(jí)過熱器，用15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管經(jīng)加熱810℃彎管后680℃回火處理。因?yàn)樯a(chǎn)中任務(wù)緊、時(shí)間短，彎管經(jīng)過熱處理周期太長(zhǎng)，且浪費(fèi)大量能源，所以要求進(jìn)行熱彎后取消熱處理試驗(yàn)。

1 進(jìn)廠原材料的檢驗(yàn)

首先要對(duì)進(jìn)廠原材料15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管進(jìn)行理化檢驗(yàn)。

截取外觀沒有氣孔、裂紋、砂眼和夾渣等物理缺陷50mm寬的15CrMoG鋼管，在砂輪機(jī)上磨平，溫度10～30℃之間（25±1℃最好），相對(duì)濕度<80%（60%最好），氬氣純度≥99.996%的條件下用DF系列直讀光譜分析法進(jìn)行化學(xué)成分的分析（m/m）%：

C 0.15 Si 0.28 Mn 0.53 P 0.020 S 0.007 Cr 0.91 Mo 0.46

在正確的位置切取樣坯，加工試樣時(shí)避免機(jī)加工使鋼管表面產(chǎn)生硬化及過熱。用WEW-600C微機(jī)屏顯示液壓萬能試驗(yàn)機(jī)在室溫下進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)和工藝性能檢驗(yàn)。

采用金屬材料拉伸試驗(yàn)第一部分室溫拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行力學(xué)性能的檢驗(yàn)：Rel 385MPa，Rm 555 MPa，A 29.0%。

在室溫下進(jìn)行壓扁試驗(yàn)，第一步未見裂紋、裂口；第二步閉合壓扁未出現(xiàn)目視可見的分層、白點(diǎn)、夾雜。

金相試樣（如圖1）在砂輪機(jī)上磨平倒角后，經(jīng)過預(yù)磨和拋光，用4%的硝酸酒精腐蝕后，用XJG-05型金相顯微鏡進(jìn)行金相檢驗(yàn)。晶粒度的測(cè)定方法采用比較法進(jìn)行，與標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖比較15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管的晶粒度在100倍下為9級(jí)；在顯微鏡下看到的由基本組成單元構(gòu)成的聚合體即為顯微組織，15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管的顯微組織為F+B，無偏析，無裂紋、夾雜等缺陷，如圖2。

2 試驗(yàn)

加熱810℃，冷卻后經(jīng)680℃熱處理及不經(jīng)680℃熱處理直管進(jìn)行理化檢驗(yàn)。

用WEW-600C微機(jī)屏顯示液壓萬能試驗(yàn)機(jī)在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)和工藝性能檢驗(yàn)，根據(jù)金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，用0.0067S-1的應(yīng)變速率進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，試樣斷裂后，有明顯的縮頸；根據(jù)GB/T232金屬材料彎曲試驗(yàn)方法，在室溫10℃～35℃范圍內(nèi)，1mm/s的試驗(yàn)速率，用d=3a的彎心、180°的彎曲角度進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，試樣彎曲后無目視可見的裂縫或裂口。

金相試樣在砂輪機(jī)上磨平倒角后，經(jīng)過預(yù)磨和拋光，無夾雜物、空隙等缺陷，用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，在XJG-05型金相顯微鏡（100×）下進(jìn)行金相檢驗(yàn)。根據(jù)金屬平均晶粒度的測(cè)定方法，采用與標(biāo)準(zhǔn)系類評(píng)級(jí)圖相同的放大倍數(shù)，即100倍下，用比較法進(jìn)行晶粒度的檢驗(yàn)；根據(jù)金屬顯微組織檢驗(yàn)方法，先在低倍100×下觀察顯微組織，再用高倍對(duì)某相或某些細(xì)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)觀察，符合高壓鍋爐用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)中15CrMoG的顯微組織；根據(jù)鋼的脫碳層深度測(cè)定法，試樣按金相法進(jìn)行磨制拋光，但試樣邊緣不允許有倒角、卷邊，用4%的硝酸酒精溶液腐蝕，在顯微鏡下觀察并用目鏡中的刻度尺測(cè)量，試驗(yàn)中的4個(gè)金相試樣的脫碳層都為零，符合GB5310標(biāo)準(zhǔn)中脫碳層的要求。

試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

3 結(jié)果分析

根據(jù)GB5310-2008標(biāo)準(zhǔn)中的要求，把810℃加熱，680℃回火與810℃加熱不回火直管力學(xué)性能進(jìn)行比較得出：不回火的抗拉強(qiáng)度高于回火的抗拉強(qiáng)度，斷后伸長(zhǎng)率則低于回火的斷后伸長(zhǎng)率，但是都在GB5310標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而且壓扁試驗(yàn)都合格，金相檢驗(yàn)基本一致，無明顯差別。

彎曲部分不做抗拉試驗(yàn)，根據(jù)金屬管壓扁試驗(yàn)方法進(jìn)行壓扁試驗(yàn)，810℃加熱后經(jīng)680℃回火的試樣與不經(jīng)680℃回火的壓扁試樣均合格，無裂紋、裂口，金相檢驗(yàn)基本一致。

經(jīng)過直管、彎曲部分的試驗(yàn)，僅拉伸數(shù)據(jù)有所差別，但也在GB5310國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，壓扁、拉力性能良好，金相組織基本一致。

4 結(jié)論

進(jìn)過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析比較及金相顯微組織的觀察研究，我們認(rèn)為15CrMoG（Φ38×4.5）鋼管經(jīng)加熱810℃加熱彎曲后經(jīng)過或不經(jīng)過680℃回火處理，對(duì)鋼管的各項(xiàng)性能指標(biāo)及金相組織無影響。建議采用810℃熱彎后自然冷卻，不再金相680℃熱處理工藝。這樣既縮短了周期又節(jié)約了能源。

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