摘 要:通過改變火焰矯正溫度,從火焰矯正后鋼管的硬度、顯微組織以及析出相三個方面研究 了火焰矯正溫度對SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管組織和性能的影響.結果表明: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程中沒有發(fā)生相變,始終是單相奧氏體,但矯正 溫度過高容易產(chǎn)生晶粒長大、過熱甚至過燒.

關鍵詞:火焰矯正;不銹鋼管;溫度;組織;性能

中圖分類號:TG１５７ 文獻標志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)０６Ｇ０３９５Ｇ０３

在鍋爐結構中,管屏形狀各異,很多管子具有空 間結構的轉角,部分管子甚至有四五處空間轉角. 鍋爐公司在管屏生產(chǎn)制造過程中,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 過程中存在偏差,這就需要對其進行手工火焰矯正, 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 變形的鋼材進行矯正.金屬材料具有熱脹冷縮的特 性,當局部加熱時,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的變形[３].

筆者對 SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎管進行了不 同溫度的火焰矯正,對火焰矯正后不銹鋼管的硬度、 晶粒度、顯微組織等進行了測試,進而研究了火焰矯 正溫度對SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管性能的影響.

１ 試樣制備與試驗方法

試驗材料為SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼管,規(guī)格為 ?５１mm×９ mm,其 化 學 成 分 (質 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 SAＧ ２１３TP３４７H 不銹鋼管進行彎曲,彎曲角度為１８０°. 對彎曲后的不銹鋼管彎頭進行了著色探傷,未發(fā)現(xiàn) 裂紋.然后對不銹鋼管彎頭進行了不同溫度的火焰 矯正,火焰矯正溫度采用紅外線測溫儀檢測.最后 在矯正后的不銹鋼管的不同部位取樣,分別進行布 氏硬度試驗和金相檢驗.

２ 試驗結果與討論

２．１ 火焰矯正溫度對硬度的影響

從圖１的布氏硬度試驗結果來看,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,這是因為鋼管彎曲后產(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.

對于鋼材,有殘余應力的位置,一般硬度會提 高,即殘余應力與硬度基本成正比關系[４].不銹鋼 鍋爐管由于彎管過程中產(chǎn)生了形變硬化,使其保留 了較多的殘余應力,因而硬度較高.此時的不銹鋼 彎頭在熱力學上來說是處于一種亞穩(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)之間的勢壘,經(jīng)冷塑性變形的 金屬將自發(fā)地通過點陣缺陷的重新排列而恢復到冷 變形前的狀態(tài)[５].

２．２ 火焰矯正溫度對顯微組織的影響

對火焰矯正后的不銹鋼管彎頭進行顯微組織分 析,見圖２~６.SAＧ２１３TP３４７H 奧氏體不銹鋼在加 熱過程中沒有發(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,不銹鋼管彎管后的晶粒 度為６級,存在明顯的變形組織,滑移線清晰可見. 由圖３可見,當火焰矯正溫度為１１００ ℃時,晶粒變 細,晶粒度為７．５級,變形組織(黑色變形帶)明顯減少.當對 SAＧ２１３TP３４７H 不銹鋼彎頭進行低溫加 熱時,變形組織減少是因為加熱過程中不銹鋼彎頭 的內應力得到了有效的釋放,火焰矯正起到了去應 力退火的作用,當火焰矯正溫度為１１００ ℃時,不銹 鋼彎頭開始發(fā)生再結晶,即由于彎管變形程度大,儲能增加,促進在原來的變形組織處形核長大產(chǎn)生無 畸變的新 晶 粒.由 圖 ４ 可 見,當 火 焰 矯 正 溫 度 為 １２００ ℃時,不銹鋼管的外表面晶粒迅速長大;當火 焰矯正溫度達到１３００ ℃時,不銹鋼管已經(jīng)達到過 熱甚至過燒狀態(tài),見圖５和圖６.

２．３ 火焰矯正溫度對析出相的影響

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行析出相分析,并 對晶界、晶內析出相進行能譜分析.通過掃描電鏡觀 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 近也就不會出現(xiàn)貧鉻現(xiàn)象.這說明對不銹鋼彎頭進 行火焰矯正并不會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 結論

(１)火焰矯正會降低 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 火焰矯正過程中沒有發(fā)生相變,始終是奧氏體.在 １１００ ℃對鋼管進行火焰矯正會使鋼管表面晶粒發(fā) 生再結晶,在其表層產(chǎn)生一層很薄的晶粒度超過標 準要求的細晶層;當火焰矯正溫度達到１２００ ℃時, 外表面晶粒迅速長大;溫度繼續(xù)升高不銹鋼管外表 面會產(chǎn)生過熱甚至過燒組織.

(３)火焰矯正溫度對 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:

[１] 于巖,馬清波,陳增有,等．熱矯正對 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,孫遠方．火焰矯正溫度對低合金高強鋼焊件 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鍋爐屏式過熱器爆管原因分析及 其解決方案[J]．動力工程,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:中國水利水電出版社,２００９．

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

文章來源——材料與測試網(wǎng)