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雙相不銹鋼焊管關于雙相鋼焊接工藝提升

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2017-06-23 16:10:00 字體大小:【

一、合金元素和冷卻速度


  實驗和理論計算表明:臨界區加熱后獲得雙相組織所需的臨界冷卻速率與鋼中錳含量具有一定關系cv548。其根鋼中存在的合金元素,就可估算獲得雙相組織所需要的臨界冷卻速率,為熱處理雙相鋼生產時,選擇適當的冷卻方法提供依據。

  當鋼的化學成分一定時,應在保證獲得雙相組織的前提下,盡可能采用較低的冷卻速度,使鐵素體中的碳有充分的時間擴散到奧氏體中,從而降低雙相不銹鋼的屈服強度,提高雙相鋼的延性。如果鋼中合金元素含量較臨界冷卻速度過高,冷卻后鐵素體中含有較高的固溶碳,不利于獲得優良性能的雙相鋼,這時應改變鋼的化學成分,增加鋼中的合金元素含量,從而降低臨界冷卻速度,或者在雙相鋼的生產工藝中,加入補充回火工序,降低鐵素體中的固溶碳,改善雙相鋼的性能。如果鋼中含有強的碳化物形成元素,當估算臨界冷卻速率時,應考慮到這些元素對臨界區加熱時所形的奧氏體淬透性和有利影響,V和Ti的碳化物粒子可以通過相界面的釘扎作用提高奧氏體的淬透性,降低臨界冷卻速度.

  二、兩階段冷卻工藝

  當鋼中合金元素含量較低時,冷卻速度較慢會得到鐵素體加珠光體組織;冷卻速度較快時,則鐵素體中保留固溶碳較高,不利于降低屈服強度和提高延性。采用兩階段冷卻可以改善雙相鋼的性能,即從臨界區加熱溫度緩冷到某一溫度,然后快冷。緩冷可以使鐵素體中的碳向未轉變的奧氏體富聚。而快冷則可以避免未轉變的奧氏體等溫分解,保證獲得所需的雙相組織和性能。例如0.08%C-1.4%Mn鋼,從800℃;加熱到水冷的力學性能為:σ0.2=365PMa,σb=700MPa,σ0.2/σb=0.52,eu=18%,et=21%。如采用兩階段冷卻工藝,即在800℃;加熱后,空冷到600℃;,然后水冷,其性能為:σ0.2=280MPa,σb=600MPa,σ0.2/σb=0.47,eu=21%,et=29%。兩階段冷卻使雙相不銹鋼的屈服強度降低,延性提高。

  三、雙相不銹鋼板熱軋后盤卷溫度的影響

  對于一個給定成分的鋼,臨界區加熱時奧氏體的淬透性可以通過鋼板熱軋后高溫卷來修正。高溫盤卷可使碳、錳等合金元素在第二組(珠光體或貝氏體)中明顯富集。有利提高隨后臨界區處理時雙相鋼的綜合性能。以0.049%C-1.99%Mn-0.028%Al-0.0019%N鋼的試驗結果為例,采用兩種工藝過程:一種為普通扎制工藝,終軋溫度900℃;→油冷到600℃;盤卷→吹風冷到室溫→冷軋70%→連續退火。兩種盤卷工藝的碳和錳分布的分析結果可見高溫盤卷可使碳和錳在第二相中明顯富集,而普通的軋制工藝錳基本無富集趨勢。

  用高溫盤卷以修正合金含量較低的鋼在隨后臨界區處理時的淬透性,并降低熱處理雙相鋼的屈服強度,提高其延性的技術,已在有關工廠用于熱處理雙相鋼的生產,所得到的熱處理雙相鋼板綜合性能良好,板材各部位的性能均勻,縱向、橫向性能一致。例如對0.09%C-0.44Si-1.54%Mn-0.023%Al鋼。

限制要求

  (1)需要對相比例進行控制,最合適的比例是鐵素體相和奧氏體相約各占一半,其中某一相的數量最多不能超過65%,這樣才能保證有最佳的綜合性能。如果兩相比例失調,例如鐵素體相數量過多,很容易在焊接HAZ形成單相鐵素體,在某些介質中對應力腐蝕破裂敏感。

  (2)需要掌握雙相不銹鋼的組織轉變規律,熟悉每一個鋼種的TTT和CCT轉變曲線,這是正確指導制定雙相不銹鋼熱處理,熱成型等工藝的關鍵,雙相不銹鋼脆性相的析出要比奧氏體不銹鋼敏感的多。

  (3)雙相不銹鋼的連續使用溫度范圍為-50~250℃,下限取決于鋼的脆性轉變溫度,上限受到475℃脆性的限制,上限溫度不能超過300℃。

 
 
 
  四、雙相不銹鋼固溶處理后需要快冷,緩慢冷卻會引起脆性相的析出,從而導致鋼的韌性,特別是耐局部腐蝕性能的下降。

  五、高鉻鉬雙相不銹鋼的熱加工與熱成型的下限溫度不能低于950℃,超級雙相不銹鋼不能低于980℃低鉻鉬雙相不銹鋼不能低于900℃,避免因脆性相的析出在加工過程造成表面裂紋

  六、不能使用奧氏體不銹鋼常用的650-800℃的消除應力處理,一般采用固溶退火處理。對于在低合金鋼的表面堆焊雙相不銹后,需要進行600-650℃整體消應處理時,必須考慮到因脆性相的析出所帶來的韌性和耐腐蝕性,尤其是耐局部腐蝕性能的下降問題,盡可能縮短在這一溫度范圍內的加熱時間。低合金鋼和雙相不銹鋼復合板的熱處理問題也要同此考慮。

  七、需要熟悉了解雙相不銹鋼焊管的焊接規律,不能全部套用奧氏體不銹鋼的焊接,雙相不銹鋼焊管的設備能否安全使用與正確掌握鋼的焊接工藝有很大關系,一些設備的失效往往與焊接有關。關鍵在于線能量和層間溫度的控制,正確選擇焊接材料也很重要。焊接接頭(焊縫金屬和焊接HAZ)的兩相比例,尤其是焊接HAZ維持必要的奧氏體數量,這對保證焊接接頭具有與母材同等的性能很重要。

  八、在不同的腐蝕環境中選用雙相不銹鋼焊管時,要注意鋼的耐腐蝕性總是相對的,盡管雙相不銹鋼焊管有較好的耐局部腐蝕性能,就某一個雙相不銹鋼焊管而言,他也是有一個適用的介質條件范圍,包括溫度、壓力、介質濃度、pH值等,需要慎重加以選擇。從文獻和手冊中獲取的數據很多是實驗室的腐蝕試驗結果,往往與工程的實際條件有差距,因此在選材時需要注意,必要時需要進行在實際介質中的腐蝕試驗或是現場條件下的掛片試驗,甚至模擬裝置的試驗。





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