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35CrMo合金结构钢,有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限,淬透性较40Cr高,高温下有高的蠕变强度与持久强度,长期工作温度可达 500℃;冷变形时塑性中等,焊接性差。低温至-110摄氏度,并具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度、淬透性良好,无过热倾向,淬火变形小,冷变形时塑性尚可,切削加工性中等,但有第一类回火脆性,焊接性不好,焊前需预热至150~400摄氏度,焊后热处理以消除应力,一般在调质处理后使用,也可在高中频表面淬火或淬火及低、中温回火后使用。舞钢生产执行标准:GB/T11251-2009、舞钢企业标准、军工标准、交货状态:正火或正火+回火、调质
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一)无缝钢管
1.用途:无缝钢管是一种经济断面钢材,在国民经济中具有很重要的地位,广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空、航天、能源、地质、建筑及军工等各个部门。
2.分类
①按断面形状分:圆形断面管、异形断面管
②按材质分:碳素钢管、合金钢管、不锈钢管、复合管
③按连接方式分:螺纹连接管、焊接管
④按生产方式:热轧(挤、顶、扩)管、冷轧(拔)管
⑤按用途分:锅炉管、油井管、管线管、结构管、化肥管 ……
3.生产工序
①热轧无缝钢管主要生产工序(△主要检验工序):
管坯准备及检查△→管坯加热→穿孔→轧管→钢管再加热→定(减)径→热处理△→成品管矫直→精整→检验△(无损、理化、台检) →入库
②冷轧(拔)无缝钢管主要生产工序:
坯料准备→酸洗润滑→冷轧(拔)→热处理→矫直→精整→检验
4.质量要求
①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。
a. 合金元素:有意加入,根据用途
. 残余元素:炼钢带入,适当控制
c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O)
炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。
②钢管几何尺寸精度和外形
a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。
外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di ×100% D: 最大或最小外径mm
Di:名义外径mm
. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关
壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si×100% S:横截面上最大或最小壁厚
Si:名义壁厚mm
C.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。
d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差
e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度
f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度
g. 钢管端面坡口角度和钝边
5.钢管表面质量:表面光洁要求
a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。
. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。
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产生原因:
① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。
② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。
③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。
6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。
7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。
8.钢管金相组织:低倍组织(宏观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S
9.钢管特殊要求:合同附件、技术协议。
(二)无缝钢管质量检验方法:
1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。
①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。
②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi
③N—0仪:气体含量分析N、O
2.钢管几何尺寸及外形检查:
①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。
②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出最大点、最小点。
③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。
④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。
⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。
3.钢管表面质量检查:100%
①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。
②无损探伤检查:
a. 超声波探伤UT:
对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。
标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级
. 涡流探伤ET:(电磁感应)
主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004
级别:B级
c. 磁粉MT和漏磁探伤:
磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。
标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级
d. 电磁超声波探伤:
不需要耦合介质,可以应用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。
e. 渗透探伤:
荧光、着色、检测钢管表面缺陷。
4.钢管理化性能检验:
①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z)
纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5)
小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。
注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760
②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2
标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm)
③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等
④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D
5.钢管工艺性能检验:
①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)
L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08
②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格
③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60°
④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言)
6.钢管金相分析:
①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差
组织:M、B、S、T、P、F、A-S
脱碳层:内、外
A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类
②低倍试验(宏观分析):肉眼、放大镜10x以下
a. 酸蚀检验法、b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。
c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布。
(三)我国现行无缝钢管标准:
1.现行无缝钢管标准:共有47项 其中:GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项;基础 2项 产品 45项
2.常用标准:① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。
② GB/T 17395-1998 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。
③ GB/T5310-1995 高压锅炉用无缝钢管。
④ GB6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管。
⑤GB/T 18248-2000 气瓶用无缝钢管。
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渗氮处理
根据无缝钢管渗氮处理的基本原理和工艺特点,其工艺参数有渗氮湄 度、渗氮时间和氨的分解率等,归纳其要点如下。
【1】渗氮温度
渗氮温度在500°C时,具有最高的表面硬度,超过该温度则杉出现硬度的降低,其原因在于500°C以下氮化物的聚集不显著,菸散度大的缘故。同时考虑到氮化温度与硬度、氮化层深度、无缝钢管变形量等众多因素的关系,通常将氮化温度控制在480?560°C 渗氮与硬度的关系见图8-2。
【2】渗氮时间
渗氮一定时间后,表面硬度达到最大值,延长时间后硬度稍芊下降,如渗氮温度越高则达到最大值的时间越短,硬度値就越低; K化层的深度随时间的延长而增加。图8-3为38CrMoAl氮化钢氣 ft层硬度、深度与温度、时间的关系。
图8 3 38CrMoAl无缝钢管氮化层硬度、深度与温度、时间的关系
【3】氨的分解率
氨的分解率是氨分解产生的氢和氮占炉气体积的百分比,分解高则炉内氢浓度高,使氮原子处于停顿状态,即阻止氮原子的渗入;反之分解率低则造成与无缝钢管表面接触的活性氮原子数量减少,$ 气又使脆性增加。分解率与炉内压力、氨的流量、无缝钢管表面的状2 以及有无催化剂等因素有关,因此分解率应控制在一个最适当的S 围内,.一般而言氨的分解率控制在18%?45%左右,具体参见导 8~11。氨分解率的大小可以通过氨流量以及炉内压力的高低>1 调节。
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