摘 要:通過(guò)改變火焰矯正溫度,從火焰矯正后鋼管的硬度、顯微組織以及析出相三個(gè)方面研究 了火焰矯正溫度對(duì)SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管組織和性能的影響.結(jié)果表明:火焰矯正溫度愈高, 矯正后鋼管的硬度則愈低;不銹鋼管在火焰矯正過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相變,始終是單相奧氏體,但矯正 溫度過(guò)高容易產(chǎn)生晶粒長(zhǎng)大、過(guò)熱甚至過(guò)燒. 

關(guān)鍵詞:火焰矯正;不銹鋼管;溫度;組織;性能 

中圖分類號(hào):TG１５７ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):１００１Ｇ４０１２(２０１８)０６Ｇ０３９５Ｇ０３

在鍋爐結(jié)構(gòu)中,管屏形狀各異,很多管子具有空 間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角,部分管子甚至有四五處空間轉(zhuǎn)角. 鍋爐公司在管屏生產(chǎn)制造過(guò)程中,管子彎管后經(jīng)常 與圖紙要求存在一定的角度偏差、平面度偏差、尺寸 偏差等[１];或由于現(xiàn)有的制造工藝手段,管屏在裝配 過(guò)程中存在偏差,這就需要對(duì)其進(jìn)行手工火焰矯正, 以減小或消除其裝配偏差,保證產(chǎn)品的順利安裝[２].

火焰矯正就是采用火焰局部加熱鋼材的方法對(duì) 變形的鋼材進(jìn)行矯正.金屬材料具有熱脹冷縮的特 性,當(dāng)局部加熱時(shí),被加熱的區(qū)域受熱而膨脹,而周圍 未加熱區(qū)域溫度低,使膨脹受到阻礙.停止加熱后, 金屬冷卻收縮,使加熱處金屬纖維比原先的短.火焰 矯正正是利用這種新的變形去矯正原來(lái)的變形[３].

筆者對(duì) SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎管進(jìn)行了不 同溫度的火焰矯正,對(duì)火焰矯正后不銹鋼管的硬度、 晶粒度、顯微組織等進(jìn)行了測(cè)試,進(jìn)而研究了火焰矯 正溫度對(duì)SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管性能的影響.

１ 試樣制備與試驗(yàn)方法 

試驗(yàn)材料為SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管,規(guī)格為 ?５１mm×９ mm,其 化 學(xué) 成 分 (質(zhì) 量 分 數(shù)/％)為: ０．０６C,０．４２Si,１．５６Mn,０．０２２P,０．０１２S,９．３９Ni, １７．３０Cr,０．０８Cu,０．５５Nb,余量 Fe.

首先 采 用 R ＝１７０ mm 的 彎 曲 半 徑 對(duì) SAＧ ２１３TP３４７H 不銹鋼管進(jìn)行彎曲,彎曲角度為１８０°. 對(duì)彎曲后的不銹鋼管彎頭進(jìn)行了著色探傷,未發(fā)現(xiàn) 裂紋.然后對(duì)不銹鋼管彎頭進(jìn)行了不同溫度的火焰 矯正,火焰矯正溫度采用紅外線測(cè)溫儀檢測(cè).最后 在矯正后的不銹鋼管的不同部位取樣,分別進(jìn)行布 氏硬度試驗(yàn)和金相檢驗(yàn).

２ 試驗(yàn)結(jié)果與討論 

２．１ 火焰矯正溫度對(duì)硬度的影響 

從圖１的布氏硬度試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,首先可以看 到未經(jīng)火焰矯正的不銹鋼彎頭的布氏硬度明顯高于 原材料不銹鋼管的,這是因?yàn)殇摴軓澢螽a(chǎn)生了明 顯的形變硬化;其次火焰矯正均不同程度地降低了 不銹鋼彎頭部位的硬度,且隨著火焰矯正溫度的提 高,硬度不斷下降.

對(duì)于鋼材,有殘余應(yīng)力的位置,一般硬度會(huì)提 高,即殘余應(yīng)力與硬度基本成正比關(guān)系[４].不銹鋼 鍋爐管由于彎管過(guò)程中產(chǎn)生了形變硬化,使其保留 了較多的殘余應(yīng)力,因而硬度較高.此時(shí)的不銹鋼 彎頭在熱力學(xué)上來(lái)說(shuō)是處于一種亞穩(wěn)狀態(tài),如果升 高溫度使金屬中的原子獲得足夠的能量,它將克服 亞穩(wěn)狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)之間的勢(shì)壘,經(jīng)冷塑性變形的 金屬將自發(fā)地通過(guò)點(diǎn)陣缺陷的重新排列而恢復(fù)到冷 變形前的狀態(tài)[５].

２．２ 火焰矯正溫度對(duì)顯微組織的影響 

對(duì)火焰矯正后的不銹鋼管彎頭進(jìn)行顯微組織分 析,見(jiàn)圖２~６.SAＧ２１３TP３４７H 奧氏體不銹鋼在加 熱過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相變,火焰矯正后的顯微組織始 終為奧氏體.由圖２可見(jiàn),不銹鋼管彎管后的晶粒 度為６級(jí),存在明顯的變形組織,滑移線清晰可見(jiàn). 由圖３可見(jiàn),當(dāng)火焰矯正溫度為１１００ ℃時(shí),晶粒變 細(xì),晶粒度為７．５級(jí),變形組織(黑色變形帶)明顯減少.當(dāng)對(duì) SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎頭進(jìn)行低溫加 熱時(shí),變形組織減少是因?yàn)榧訜徇^(guò)程中不銹鋼彎頭 的內(nèi)應(yīng)力得到了有效的釋放,火焰矯正起到了去應(yīng) 力退火的作用,當(dāng)火焰矯正溫度為１１００ ℃時(shí),不銹 鋼彎頭開(kāi)始發(fā)生再結(jié)晶,即由于彎管變形程度大,儲(chǔ)能增加,促進(jìn)在原來(lái)的變形組織處形核長(zhǎng)大產(chǎn)生無(wú) 畸變的新 晶 粒.由 圖 ４ 可 見(jiàn),當(dāng) 火 焰 矯 正 溫 度 為 １２００ ℃時(shí),不銹鋼管的外表面晶粒迅速長(zhǎng)大;當(dāng)火 焰矯正溫度達(dá)到１３００ ℃時(shí),不銹鋼管已經(jīng)達(dá)到過(guò) 熱甚至過(guò)燒狀態(tài),見(jiàn)圖５和圖６.

２．３ 火焰矯正溫度對(duì)析出相的影響 

將未經(jīng)火焰矯正的不銹鋼彎頭和經(jīng)火焰矯正后 的不銹鋼彎頭試樣在掃描電鏡下進(jìn)行析出相分析,并 對(duì)晶界、晶內(nèi)析出相進(jìn)行能譜分析.通過(guò)掃描電鏡觀 察和能譜分析發(fā)現(xiàn):在SAＧ２１３TP３４７H 原材料鋼管中 有少量的鋁未固溶,以顆粒的形式存在;經(jīng)過(guò)不同溫 度火焰矯正后的不銹鋼彎管晶界同樣有少量的鋁顆 粒,均未發(fā)現(xiàn)有Cr２３C６ 碳化物析出相,因此在晶界附 近也就不會(huì)出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象.這說(shuō)明對(duì)不銹鋼彎頭進(jìn) 行火焰矯正并不會(huì)使鋼中的析出物有所增加,從而降 低SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管的抗氧化和抗腐蝕能力.

３ 結(jié)論 

(１)火焰矯正會(huì)降低 SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎 頭的硬度,且火焰矯正溫度愈高,硬度降低得愈多. 

(２)SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎頭的顯微組織在 火焰矯正過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生相變,始終是奧氏體.在 １１００ ℃對(duì)鋼管進(jìn)行火焰矯正會(huì)使鋼管表面晶粒發(fā) 生再結(jié)晶,在其表層產(chǎn)生一層很薄的晶粒度超過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)要求的細(xì)晶層;當(dāng)火焰矯正溫度達(dá)到１２００ ℃時(shí), 外表面晶粒迅速長(zhǎng)大;溫度繼續(xù)升高不銹鋼管外表 面會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱甚至過(guò)燒組織. 

(３)火焰矯正溫度對(duì) SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼 彎頭的析出相和抗晶間腐蝕性能影響不大.

參考文獻(xiàn): 

[１] 于巖,馬清波,陳增有,等．熱矯正對(duì) Q３４５E低合金鋼 焊接接頭疲勞性能的影響[J]．熱加工工藝,２０１５(３): ３８Ｇ４０,４４． 

[２] 楊滌心,孫遠(yuǎn)方．火焰矯正溫度對(duì)低合金高強(qiáng)鋼焊件 組織及性能的影響[J]．金屬熱處理,２０１１,３６(８):２９Ｇ ３３． 

[３] 吳安,李晉．６７０t/h鍋爐屏式過(guò)熱器爆管原因分析及 其解決方案[J]．動(dòng)力工程,２００３,２３(６):２７６１Ｇ２７６８． 

[４] 張磊,廉根寬．電站鍋爐四管泄漏分析與治理[M]．北 京:中國(guó)水利水電出版社,２００９． 

[５] 郭兆彬,于巖,李秋實(shí),等．熱矯正溫度對(duì)S３５５J２W＋N 低合金鋼對(duì)接接頭疲勞性能的影響[J]．理化檢驗(yàn)(物 理分冊(cè)),２０１５,５１(８):５４６Ｇ５４９． 

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