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怎樣提高精密鋼管的抗拉強(qiáng)度?精密鋼管也可用渦流探傷代替水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力或渦流探傷對(duì)比試樣尺寸應(yīng)符合GB 3092的規(guī)定。鋼材力學(xué)性能是保證鋼材終使用性能(機(jī)械性能)的重要指標(biāo),它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)不同的使用要求,規(guī)定了拉伸性能(精密鋼管抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或精密鋼管、伸長(zhǎng)率)以及硬度、韌性指標(biāo),還有用戶要求的高、低溫性能等。精密鋼管抗拉強(qiáng)度(σb):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),稱為精密鋼管抗拉強(qiáng)度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。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,mm2。精密鋼管(σs):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,稱精密鋼管。若力發(fā)生下降時(shí),則應(yīng)區(qū)分上、下精密鋼管。精密鋼管的單位為N/mm2(MPa)。 上精密鋼管(σsu):試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的應(yīng)力; 下精密鋼管(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。 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,mm2。斷后伸長(zhǎng)率:(σ)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,稱為伸長(zhǎng)率。 以σ表示,單位為%。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:(ψ)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,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm2。硬度指標(biāo) :金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。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。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/mm2(MPa)。
精軋管技術(shù)包括連軋、精軋管、三輥軋管、CPE頂管、擠壓管等。其中20#精軋管是20世紀(jì)90年代才發(fā)展起來(lái)的技術(shù),因其英文名稱為:Accuracy Rolling, 也簡(jiǎn)稱為AR軋管。該技術(shù)工藝流 程短、操作靈活、鋼種面寬,深受行業(yè)推崇。隨著發(fā)展,該技術(shù)也出現(xiàn)的一定的問(wèn)題。 孔型封閉性差:20#精軋管機(jī)孔型中封閉較好的變形段是軋輥喉徑,從喉徑處往前、往后孔型的封閉性均較差,這對(duì)軋制薄壁管不利。軋制薄壁管和極薄壁管導(dǎo)盤(pán)消耗量較大:在軋制D/S≥38的荒管時(shí),寬展量大,導(dǎo)盤(pán)間距收小,導(dǎo)盤(pán)與軋輥之間的間隙小,導(dǎo)盤(pán)磨損量大,還容易造成導(dǎo)盤(pán)崩邊。軋制荒管頭尾削尖技術(shù):在連軋管機(jī)上將毛管兩端削尖減薄是很困難的,因?yàn)檐堉茐毫μ螅瑫r(shí)也沒(méi)有用來(lái)改變孔型尺寸的適當(dāng)時(shí)間,軋制速度太高。但在20#精軋管機(jī)組上,毛管的軋制速度約為連軋管軋機(jī)速度的1/6,在軋制管端時(shí)就由時(shí)間來(lái)改變軋輥壓下以便得到所希望的管段減薄削尖,以利于張力減徑提高成材率,今后,這是一個(gè)研究點(diǎn)。 提高芯棒限動(dòng)速度:目前速度為0.08-0.30m/s。芯棒限動(dòng)速度過(guò)低,芯棒與軋件內(nèi)表面相對(duì)速度大,摩擦力大,芯棒磨損就大;芯棒限動(dòng)速度高,則有利于金屬軸向流動(dòng),提高荒管出口速度。但問(wèn)題是芯棒工作輥家常,芯棒循環(huán)線加長(zhǎng),設(shè)備投資增加。現(xiàn)在分析計(jì)算表明,芯棒限動(dòng)速度提高至0.08-0.41m/s是比較適合實(shí)現(xiàn)的。大直徑鋼管的生產(chǎn):目前,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的20#精軋管機(jī)的規(guī)格是φ273mm機(jī)型,在幾乎未加任何設(shè)備改造的情況下,軋制荒管的規(guī)格達(dá)到φ360mm。而根據(jù)對(duì)斜軋技術(shù)的研究,包括對(duì)φ720mm的輥式擴(kuò)管機(jī)的研究,20號(hào)精軋管機(jī)設(shè)計(jì)φ508mm或φ530mm機(jī)型完全可能。 穿孔機(jī)和軋管機(jī)鋼管旋轉(zhuǎn)方向的研究:絕大多數(shù)機(jī)組的布置中,穿孔機(jī)和軋管機(jī)都采用與軋制荒管同向旋轉(zhuǎn)的工藝設(shè)計(jì),鋼管管體和內(nèi)外表面質(zhì)量良好。但在20#精軋管機(jī)組出現(xiàn)過(guò)一種情況:精軋管機(jī)軋制荒管的旋轉(zhuǎn)方向與穿孔鋼管旋轉(zhuǎn)方向相反的工藝和布置,其軋制鋼管質(zhì)量良好,對(duì)此現(xiàn)象,還需進(jìn)一步研究分析。錐形輥穿孔機(jī)的選型:錐形輥穿孔機(jī)的軋輥有立式布置和臥式布置之分,使用中兩種方式都存在。但是,立式布置,下軋輥軸承等部件工作條件較臥式布置惡劣,水、氧化鐵皮侵蝕性大;下軋輥的磨損較上軋輥大,立式設(shè)備基礎(chǔ)較臥式布置深,匹配的行車(chē)位置高,但臥式布置更容易更換導(dǎo)盤(pán)、導(dǎo)板。對(duì)于研發(fā)人員,機(jī)型的設(shè)計(jì)是今后研究的一個(gè)要點(diǎn)。
擠壓法即將加熱好的管坯放在密閉的擠壓圓筒內(nèi),穿孔棒與擠壓桿一起運(yùn)動(dòng),使擠壓件從較小的模孔中擠出。此法可生產(chǎn)直徑較小的鋼管。精密管的焊接工藝。工藝:精密管中的Cr、Mo、V等強(qiáng)烈的碳化物形成元素有使接頭過(guò)熱區(qū)產(chǎn)生再熱裂紋的傾向。坡口機(jī)加工后(焊接前)MT檢查,無(wú)裂紋、無(wú)缺陷,焊前坡口及周?chē)砻媲謇?油污、除銹等)至見(jiàn)金屬光澤;坡口裝配避免強(qiáng)制組對(duì)。焊接前整體或局部預(yù)熱,焊縫兩邊各150mm范圍內(nèi)保證預(yù)熱溫度250~300度;層間溫度應(yīng)在預(yù)熱溫度控制范圍內(nèi)。 GTAW(純Ar氣體保護(hù)):建議采用TIG-R31(含V)焊絲,直徑2.5mm,電流100~140A。如果有一定壁厚,管徑不是很小的話,建議采取GTAW+SMAW。SMAW:焊條采用R337,規(guī)格可以按實(shí)際情況來(lái)定。焊接完成后清理飛濺,加熱至350~450℃,保溫并緩冷的后熱措施。12Cr1MoV采用相應(yīng)成分的耐熱鋼焊條,如R310、R312、R317、R316Fe,焊前預(yù)熱250~350℃,焊后回火處理710~750℃。焊補(bǔ)缺陷或焊后不能進(jìn)行熱處理時(shí),也可采用奧氏體鋼焊條,如A302、A307。這時(shí),由于焊縫與母材膨脹系數(shù)不同,同時(shí)在長(zhǎng)期高溫工作時(shí)還可發(fā)生碳的擴(kuò)散遷移現(xiàn)象,而易于導(dǎo)致在融合區(qū)發(fā)生破壞。 將精密鋼管送入精密鋼管機(jī)組,經(jīng)多道軋輥滾壓,精密鋼管逐漸卷起,形成有開(kāi)口間隙的圓形精密鋼管,調(diào)整擠壓輥的壓下量,使精密鋼管間隙控制在1~3mm,并使焊口兩端齊平。如間隙過(guò)大,則造成鄰近效應(yīng)減少,渦流熱量不足,精密鋼管晶間接合不良而產(chǎn)生未熔合或開(kāi)裂。如間隙過(guò)小則造成鄰近效應(yīng)增大,精密鋼管熱量過(guò)大,造成精密鋼管燒損;或者精密鋼管經(jīng)擠壓、滾壓后形成深坑,影響精密鋼管表面質(zhì)量。 精密鋼管溫度主要受高頻渦流熱功率的影響,根據(jù)公式可知,高頻渦流熱功率主要受電流頻率的影響,渦流熱功率與電流激勵(lì)頻率的平方成正比;而電流激勵(lì)頻率又受激勵(lì)電壓、電流和電容、電感的影響。激勵(lì)頻率公式為:f=1/[2π式中:f-激勵(lì)頻率;C-激勵(lì)回路中的電容,電容=電量/電壓;L-激勵(lì)回路中的電感,電感=磁通量/電流上式可知,激勵(lì)頻率與激勵(lì)回路中的電容、電感平方根成反比、或者與電壓、電流的平方根成正比,只要改變回路中的電容、電感或電壓、電流即可改變激勵(lì)頻率的大小,從而達(dá)到控制精密鋼管溫度的目的。對(duì)于低碳鋼,精密鋼管溫度控制在1250~1460℃,可滿足管壁厚3~5mm焊透要求。另外,精密鋼管溫度亦可通過(guò)調(diào)節(jié)精密鋼管速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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