感应加热弯管(钢管)“屈服强度”和“抗拉强度”偏低原因分析(9)

另外, 弯管在推制过程中, 推制温度在一个控制范围内, 并不能保证每个点都很均匀, 所以会造成推制过程中各个部位的温度不均。 该弯管中由于 Mn、 Mo、 Nb 等合金元素含量偏低, 对弯管强度不利, 减少了弯制过程中的弯制条件的宽容度, 对弯制条件要求较为苛刻。 为了达到标准所要求的弯管强度要求, 势必要提高加热温度(生产时, 实际加热控制温度远超过 960 ℃), 提高冷却过程中的过冷度, 并且要求对加热温度进行精确的控制。 但提高加热温度, 使得弯管在高温下较长时间加热, 材料的晶粒不断长大, 当晶粒长大到一定程度时, 晶粒间结合力就会减弱,材料的塑形和韧性就会变坏, 产生过热现象。 如果温度再提升, 钢的晶粒边界便开始熔化, 结晶组织遭到破坏, 出现过烧现象。 过热或过烧都会使弯管的塑性和韧性降低。
从强度方面考虑, 弯管的加热温度越高越好, 但从弯管的组织和冲击韧性考虑, 弯管的最高加热温度应尽可能降低。因此弯管的加热温度不能太高, 在满足强度条件下, 尽量选择较低的推制温度, 才能保持弯管较好的塑性和韧性。 试验结果显示, 该弯管在 4、5、 7 位 置 的 晶 粒 度 为 6.0 级 , 为 标准 GB/T29168.1—2012 要求的下限值, 晶粒较为粗大, 也证实了提升推制温度的影响。 推制过程中温度不断波动(控制为±25 ℃), 推制温度难以精准控制及弯管 4、 5、 7 位置推制温度的提升, 造成 4、 5、7 位置材料局部组织的不均匀及晶粒粗大, 从而造成弯管的 4、 5、 7 管体部位的冲击韧性波动。
2.3 冷却方式和推制速度
根据厂家资料调研, 该弯管采用单面强制水冷方式, 钢管推进速度为 20 mm/min, 匀速推进, 并未有冷却异常或推进速度不均匀等异常情况, 所以排除冷却方式和推进速度的问题。
2.4 弯制后热处理工艺
该弯管经推制后, 采用高温回火热处理方式,回火温度 530 ℃, 保温时间 1 h, 空冷。 热处理主要是降低应力, 细化晶粒的作用。 因其他部位管体在热处理后, 其力学性能均满足标准要求,所以热处理工艺应该是满足标准要求的。
3 结论及建议
(1) 弯管过渡区外弧侧管体屈服强度和抗拉强度偏低是因为该部位加热温度偏低, 其组织中以铁素体居多, 降低了拉伸强度, 使其低于标准要求。