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鍋爐管的力學性能
抗拉強度
試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),出以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。計算公式為:
式中:Fb--試樣拉斷時所承受的力,N(牛頓); So--試樣原始橫截面積,mm。
屈服點
具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長時的應力,稱屈服點。若力發(fā)生下降時,則應區(qū)分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm(MPa)。
上屈服點(σsu):試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的應力; 下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。
屈服點的計算公式為:
式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm。
斷后伸長率
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:式中:L1--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。
斷面收縮率
在拉伸試驗中,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%。計算公式如下:式中:S0--試樣原始橫截面積,mm; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm。
硬度指標
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗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。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
A、布氏硬度(HB)
用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規(guī)定的試驗力(F)壓入式樣表面,經規(guī)定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm(MPa)。
鍋爐管的質量與檢驗
規(guī)格及外觀
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。各種結構鍋爐用鋼管規(guī)格,外徑10~426mm,共計43種。壁厚1.5~26mm共計29種。但機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管的外徑和壁厚另有規(guī)定。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22~530mm,壁厚20~70mm不等。冷拔(冷軋)管外徑10~108mm,壁厚2.0~13.0mm不等。
(3)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》和GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規(guī)定。外觀質量:鋼管內外表面不允許有裂縫、折疊、軋折、結疤、離層和發(fā)紋。這些缺陷應完全掉。深度不得超過公稱壁厚的負偏差,其清理處實際壁厚不得小于壁厚所允許的小值。
化學檢驗
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。化學成分試驗方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關部分。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?;瘜W成分試驗方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學分析方法》中的有關部分。
(3)進口鍋爐鋼管的化學成分檢驗按合同規(guī)定的有關標準進行。
采用鋼號
(1)優(yōu)質碳素結構鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG。(2)合金結構鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。
(3)有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學成分和機械性能外,要逐根做水壓試驗,要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。
鍋爐管分為兩大類:GB3087-2008中低壓鍋爐管和GB5310-2008高壓鍋爐管鍋爐管重量公式:[(外徑-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)。
T22質量控制
1管坯控制管坯對無縫鋼管生產具有較大影響,主要表現為鋼的化學成分的穩(wěn)定及鋼的純凈度方面。一般高壓管坯通常采用"電爐+LF+VD"生產流程,電弧爐主要用于冶煉出合格的粗鋼水,LF爐除對鋼水進行脫氧、脫硫和溫度控制外,重要的任務是調整鋼水的化學成分,VD爐主要是凈化鋼液,保證鋼水的純凈度。根據高壓鍋爐管的應用特點,要求鍋爐鋼在冶煉控制技術方面,除化學成分要命中目標以外,還要求鍋爐鋼純凈度要高,S、P有害元素控制要低,特別是S元素要嚴格控,主要因為S元素是引起原晶界弱化的主要雜質元素,是導致鋼蠕變脆化的主要因素。長期以來鍋爐管都是采用鍛軋管坯制造的,鍛軋管坯不僅可以在鋼錠上切除縮孔、夾渣等澆鋼缺陷,同時也可以通過大的軋制變形殘留的缺陷。
近年來隨著冶金工藝裝備水平的大幅度,管坯連鑄連軋生產工藝以其、低耗、優(yōu)質、低成本優(yōu)勢得到迅速推廣,管坯廠為了保證表面質量一般配有鋼棒漏磁探傷、超聲波相控陣探傷或紅外探傷等檢測手段,發(fā)現缺陷進行表面扒皮等相關配套手段。
2熱處理工序控制要點
在鍋爐用無縫鋼管生產工序中,熱處理是關鍵工序,熱處理對無縫鋼管的內在質量及表面質量產生重要影響,對生產合金無縫鋼管尤為重要,對電站鍋爐用高壓鍋爐管的持久性能影響較大,穩(wěn)定的金相組織和良好的內外表面質量代表鋼管企業(yè)的制造水平。鋼管的化學成分確定之后,終賦予鋼管優(yōu)良力學性能和內在組織的是熱處理工藝,ASME標準給出的工藝參數范圍較寬,生產企業(yè)需現場試驗,找出合適的熱處理工藝。T22的通常熱處理工藝:920℃-940℃正火,保溫大于20分鐘;720℃-740℃回火,保溫2h。
3無損檢測的控制
一般國內鍋爐企業(yè)按照GB5310或企業(yè)采購規(guī)程(訂貨技術條件)進行采購高壓鍋爐管,無損檢測一般采用渦流及超聲波自動探傷,要求鋼管逐根進行渦流探傷,渦流探傷方法及驗收標準按GB7735較高級控制;鋼管逐根進行超聲波探傷,探傷方法按GB5777級,所有規(guī)格鋼管的驗收標準應符合L2級的規(guī)定;出口管或按照ASME SA-213標準交貨的鋼管的無損檢測按照SA-450進行控制。超聲波測厚、斜向傷檢測功能開始在國產自動探傷設備配置,將較好地國產設備的性能,同時有效地檢測鋼管內分層缺陷。
鍋爐管采用鋼號
(1)優(yōu)質碳素結構鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG。(2)合金結構鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。
(3)有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學成分和機械性能外,要逐根做水壓試驗,要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。
此外,對成品鋼管顯微組織、晶粒度、脫碳層也有一定要求。
物理性能
(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。拉力試驗按GB/T228-87,水壓試驗按GB/T241-90,壓扁試驗按GB/T246-97,擴口試驗按GB/T242-97,冷彎試驗按GB244-97。(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。拉力試驗、水壓試驗和壓扁試驗與GB3087-82規(guī)定相同;沖擊試驗按GB229-94,擴口試驗按GB/T242-97,晶粒度試驗按YB/T5148-93;顯微組織檢驗按GB13298-91,脫碳層檢驗按GB224-87,超聲波檢驗按GB/T5777-96。
(3)進口鍋爐管的物理性能檢驗及指標按合同規(guī)定的有關標準進行。
縫鋼管,因其用途不同而分為如下若干品種:
GB/T8162-2008(結構用無縫鋼管)。主要用于一般結構和機械結構。其代表材質(牌號):碳素鋼20、45號鋼;合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。 GB/T8163-2008(輸送流體用無縫鋼管)。主要用于工程及大型設備上輸送流體管道。代表材質(牌號)為20、Q345等。 GB3087-2008(低中壓鍋爐用無縫鋼管)。主要用于工業(yè)鍋爐及生活鍋爐輸送低中壓流體的管道。代表材質為10、20號鋼。
GB5310-2008(高壓鍋爐用無縫鋼管)。主要用于電站及核電站鍋爐上耐高溫、高壓的輸送流體集箱及管道。代表材質為20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。 GB5312-1999(船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管)。主要用于船舶鍋爐及過熱器用I、II級耐壓管等。代表材質為360、410、460鋼級等。
GB6479-2000(高壓化肥設備用無縫鋼管)。主要用于化肥設備上輸送高溫高壓流體管道。代表材質為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
GB9948-2006(石油裂化用無縫鋼管)。主要用于石油冶煉廠的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。其代表材質為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
GB18248-2000(氣瓶用無縫鋼管)。主要用于制作各種燃氣、液壓氣瓶。其代表材質為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。
GB/T17396-2009(液壓支柱用熱軋無縫鋼管)。主要用于制作煤礦液壓支架和缸、柱,以及其它液壓缸、柱。其代表材質為20、45、27SiMn等。
GB3093-1986(柴油機用高壓無縫鋼管)。主要用于柴油機噴射系統高壓油管。其鋼管一般為冷拔管,其代表材質為20A。
GB/T3639-2008(冷拔或冷軋精密無縫鋼管)。主要用于機械結構、碳壓設備用的、要求尺寸精度高、表面光潔度好的鋼管。其代表材質20、45鋼等。
GB/T3094-2008(冷拔無縫鋼管異形鋼管)。主要用于制作各種結構件和零件,其材質為優(yōu)質碳素結構鋼和低合金結構鋼。
GB/T8713-1988(液壓和氣動筒用精密內徑無縫鋼管)。主要用于制作液壓和氣動缸筒用的具有精密內徑尺寸的冷拔或冷軋無縫鋼管。其代表材質為20、45鋼等。
GB13296-2007(鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于化工企業(yè)的鍋爐、過熱器、熱交換器、冷凝器、催化管等。用的耐高溫、高壓、耐腐蝕的鋼管。其代表材質為0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14975-2002(結構用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于一般結構(賓館、飯店裝飾)和化工企業(yè)機械結構用的耐大氣、酸腐蝕并具有一定強度的鋼管。其代表材質為0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14976-2002(流體輸送用不銹鋼無縫鋼管)。主要用于輸送腐蝕性介質的管道。代表材質為0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
YB/T5035-1993(汽車半軸套管用無縫鋼管)。主要用于制作汽車半軸套管及驅動橋橋殼軸管用的優(yōu)質碳素結構鋼和合金結構鋼熱軋無縫鋼管。其代表材質為45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。
API SPEC5CT-1999(套管和油管規(guī)范),是美國石油學會(American Petreleum Instiute, 簡稱"API")編制并發(fā)布的在世界各地通用。其中: 套管:由地表面伸進鉆井內,作為井壁襯的管子,其管子之間通過接箍連接。主要材質為J55、N80、P110等鋼級,以及抗硫化氫腐蝕的C90、T95等鋼級。其低鋼級(J55、N80)可為焊接鋼管。油管:由地表面插入套管內直至油層的管子,其管子之間通過接箍或整體連接。其作用于是抽油機將油層石油經油管輸送到地面。主要材質為J55、N80、P110、以及抗硫化氫腐蝕的C90、 美國石油學會編制并發(fā)布的,在世界各地通用。
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GB3087標準鍋爐管是用鋼錠或實心管坯經穿孔制成毛管,然后經熱軋、冷軋或冷撥制成。
GB3087標準鍋爐管GB3087鍋爐管是用鋼錠或實心管坯經穿孔制成毛管,然后經熱軋、冷軋或冷撥制成。GB3087鍋爐管在我國鋼管業(yè)中具有重要
GB3087鍋爐管的地位。據不完全統計,我國現有無縫管生產企業(yè)約240多家,無縫鋼管機組約250多套,年產能力約450多萬噸。從口徑看,<φ76的,占35%,<φ159-650的,占25%。從品種看,一般用途管190萬噸,占54%;石油管76萬噸,占5.7%;液壓支柱、精密管15萬噸,占4.3%;不銹管、軸承管、汽車管共5萬噸,占1.4%。
GB3087鍋爐管的原料是圓管坯,圓管胚要經過切割機的切割加工成長度約為1米的坯料,并經傳送帶送到熔爐內加熱。鋼坯被送入熔爐內加熱,溫度大約為1200℃。燃料為氫氣或乙炔。爐內溫度控制是關鍵性的問題.圓管坯出爐后要經過壓力穿孔機進行穿空。一般較常見的穿孔機是錐形輥穿孔機,這種穿孔機生產效率高,產品質量好,穿孔擴徑量大,可穿多種鋼種。穿孔后,圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定徑。定徑機通過錐形鉆頭高速旋轉入鋼胚打孔,形成鋼管。鋼管內徑由定徑機鉆頭的外徑長度來確定。鋼管經定徑后,進入冷卻塔中,通過噴水冷卻,鋼管經冷卻后,就要被矯直。鋼管經矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(或水壓實驗)進行內部探傷。若鋼管內部有裂紋,氣泡等問題,將被探測出。鋼管質檢后還要通過嚴格的手工挑選。鋼管質檢后,用油漆噴上編號、規(guī)格、生產批號等。并由吊車吊入倉庫中。
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