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众所周知,采用大口径厚壁管道(外径400mm以上,外径与壁厚比为55~90)输送液体和汽体物质是为合理经济的,但是,随着被输送液体和汽体的温度和压力的升高,管道破裂的危险也增大。为了保证管道的有效必需从材料和生产工艺二个方面提高质量以满足性能要求。就钢管生产工艺而言重点在于采用什么方法生产毛坯。
钢管的工作应力及壁厚关系
图1所示为一圆柱形容器,其直径为D,壁厚为长度为L在内压p的作用下,容器的鈥、横截面上都将产生应力日,用截面法将容器沿截面战开,鈥截面上的拉应力为可以类似地推出横截面上的应力仅为上述应カ的一半。传递高压流体的管道的危险截面是鈥截面。设想火电站汽水管汽水压カ为5MPa约50大气压),内直径D为1000mm,壁厚为10mm,汽水管鈥截面上将产生约250MPa的工作应カ。
考虑温度对屈服极限的影响一般中低碳钢是无法胜任的但采用高强度合金钢则不仅价格高而且成形更为困难。因此采用高治金质量的低碳钢制作厚壁管就显得十分经济。
因为壁厚增加一倍,则应力σ降到原来的一半;汽水在管道中长期流动腐蚀不可避免,壁厚大则管道的寿命也可延长2沖孔拉仲法成形大口径厚壁管将加热好的钢锭放入冲孔胎模中先冲一个盲孔,然后放入拔伸胎模中进行拔长而生产厚壁管的方法称为冲孔拉伸法。
根据标准规定,热轧无缝高压锅炉管和低、中压锅炉管均需作压扁性能试验。20A高压锅炉管是我厂无缝车间的部优质产品,但近年来,特别是近两年来,其压扁性能不合格(包括热轧检验和用户投料验收不合格)较多。造成往返运输费用和重新热处理时能源、材料的消耗增加,也影响用户及时投料及我厂产品的信誉。为此我们对压扁性能不合格的原因及防止和办法进行了探讨。
首先将无缝钢管车间1980年以来20A0g压扁性能不合格的钢管规格及定、减径直径压缩率进行了分析。可以看出压扁性能不合格的钢管几乎都是壁厚S≥8mm的厚壁钢管,而20A钢管中主要又是减径管。因此,本文着重对20A减径厚壁管的压扁性能作以下分析。
ニ、20A厚壁管匠扁不合格试样的外观特征和金相分析
20A厚壁钢管压扁不合格试样,绝大部分表现为管壁纵向直线状内裂,而且其部位儿乎都在进行压扁试验时与试验机压板接触
的中间部分,其裂缝深度大于0,5mm。80年3月对9-753炉497批68×13mm的20A钢管压扁开裂试样,进行了常规金相分析,其结果列于表2。
1984年4月对三个炉批号20A钢管的7个试样进行了常规金相分析,其结果列于表3。
三、20A臧径厚壁钢管压扁开裂的原因
压扁性能是钢管的一种工艺性能,而钢管工艺性能是其机械性能与表面状态综合影响的结果。因此对压扁性能必须从钢管机械性能和表面状态两个方面进行分析。
无论是机械性能还是表面状态,都受金属自然性质和变形条件(如变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、变形状态等)两个重要因素影响。因此在分析钢管压扁开製原因时,首先要找出主要因素。裂钢管的试祥几乎都是与压板接触的中间部分内壁呈纵向直线状裂缝。一般认为,压扁时例管表面产生直线状裂缝,是由变形加工引起的;
而螺旋状的表面裂缝,则是由金属自然性质引起的。如金属自然性质引起压裂时,其裂缝产生部位不可能固定不变,而实际上几乎全部裂缝产生在与压板接触的钢管内壁中间部位。所以从裂缝外观特征及产生部位在不同试验条件下的固定性,可以认为钢管压扁开裂是变形加工因素引起的。事实上,由于自动轧管机组中主要变形量分配在穿孔和轧管工艺环节,如果管坯带入有金属自然性质方面的缺陷,那么在穿孔斜轧中就自然会显示为螺旋状表面缺陷。但在穿孔后把毛管加工成成品钢管的变形较大的工艺环节中,只有轧管和减径,而轧管和减径都是纵钆。
厚壁管件在实际选用或使用时，首先必须遵循相应法规及规范内的各项规定，特别是输送极度或高度危害流体介质、易燃介质以及高气体等管道的场合。在这前提下，上要依据用途和使用条件（仄力、温度、流体介质）来确定管件的种类。下而主要列出了厚壁钢管相关的法规／规范，仅供参考。
l ）特种设备监察法；
2 ）特种设备检杳条例列；
3 ）仄力管道管理与监察规定；
4 ）特种设备质量监督与监察规定；
5 ）特种设备设计／制造／安装监督管理规定（拟训 ) ;
6 ）仄力管道技术监察规程（拟订） ;
7 ）工业金属管道技术规范（拟订） ;
厚壁钢管质量维护与保养
厚壁钢管质量的关键要数壁厚的均匀度，厚壁钢管的壁厚得不到控制将直接影响钢管质鼠，和用途，厚毕钢管，大日径厚壁钢管 · 般用在齐种机械加工，厚壁零件加工，厚壁钢管的管壁的均匀将直接影响后期加工零件的质量，厚壁钢管的管壁得不到控制，是整体钢管的质量得不到严格把关。选择适宜的场地和库房保管厚壁钢管的场地或仓库，应选择在清洁干净、排水通畅的地方，远离产生有害气体。在场地卜要杂草及 · 切杂物，保持厚壁钢管十净。在仓库电不得与酸、碱、盐、水泥等对厚壁钢管有侵蚀性的材料堆放在一起。不同品种的厚壁钢管应分别堆放，防！卜混淆，防比接触腐蚀。大型型钢、钢轨、辱钢板、大日径厚壁钢管、锻件等可以露天堆放。中小型型钢、盘条、钢筋、中日径厚壁钢管、钢丝及钢妙绳等，可在通风良好的料棚内存放，但必须卜苦下垫。 · 些小型厚壁钢管、薄钢板、钢带、硅钢片、小日径或薄壁厚壁钢管、各种冷轧、冷拔厚壁钢管以及价格高、易腐蚀的金属制．异．，可存放入库。库房应根据地理条件选定， · 般采用普通封闭式库房，即有房顶有围墙、门窗严密，设有通风装置的库房。库房要求晴天注意通风，雨天注意关闭防潮，经常保持适宜的储存环境。合理堆码、先进先放堆码的原则要求是在码垛稳固、确保的条件下，做到按品种、规格码垛，不同：异．种的材料要分别码垛，防 l 卜混淆和相互腐蚀，禁！卜在垛位附近存放对厚壁钢管有腐蚀作用的物况，，原则．露天堆放的型钢，下而必须有木垫或条石，垛而略有倾斜，以利于仆水，并注意材料安放平直，防 lI ：造成弯曲变形．堆垛高度，人工作业的不超过 l . Zm ，机械作业的不超过 l . sln ，垛宽不超过 2 . 5111 . 垛与垛之间应留有 · 定的通道，检杳道 · 般为 0 . sm ，出入通道视材料大小和运输机械而定， · 般为 1 . 5 ? 2 . Om ．垛底垫高。
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