不銹鋼行情
                    您的當前位置:網站首頁 / 不銹鋼行情 / 520MPa級焊管用熱軋板卷的研制開發

                    520MPa級焊管用熱軋板卷的研制開發

                    來源:至德鋼業 日期:2021-07-13 17:41:53 人氣:11

                    熱軋板卷的質量對焊接鋼管的應用影響較大,優良的焊管用熱軋板卷的研制有利于焊接鋼管的應用推廣。文章介紹了本鋼研制開發的520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷的生產工藝及性能特點。實驗表明采用低C、MnTi等微合金化設計、以細小彌散分布的TiC析出物為主要強化手段、以第二相粒子TiN阻止熱影響區組織粗化從而改善焊縫性能等設計理念開發的厚度12.0 mm520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷具有良好的力學性能,其縱向韌脆轉變溫度約為-36℃,橫向韌脆轉變溫度約為-26℃,顯微組織為鐵素體+珠光體+貝氏體。所研制開發的鋼卷在制管廠制成直縫管和螺旋管,焊縫質量良好。

                    焊接鋼管比無縫鋼管成本低、生產效率高,在鋼管的應用中占據非常重要的位置。隨著優質帶鋼連軋生產的迅速發展以及焊接和檢驗技術的進步,焊縫質量不斷提高,焊接鋼管的品種規格日益增多,并在越來越多的領域代替了無縫鋼管。強度級別較低的鋼管主要用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖熱水或蒸汽等一般較低壓力流體,520 MPa級鋼管可用于較高壓力流體的輸送,可實現快速、大量輸送,效率顯著提高。

                    焊管用熱軋板卷是焊接鋼管的原料,既要有一定的強度,也要有良好的焊接性能。520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷要求抗拉強度≥520 MPa,且具有良好的焊接性能。本鋼采用低C、MnTi微合金化的成分設計,經熱連軋機組軋制成520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷,強度滿足標準要求,在焊管過程中表現出良好的焊接性能。

                    工藝設計

                    根據520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷強度和焊接性能的特點,工藝設計需考慮強化手段和降低碳當量的匹配問題。

                    工藝流程

                    鐵水預處理→轉爐冶煉→爐外精煉→連鑄→加熱→連軋成材→控制冷卻→卷取→性能檢驗→酸洗→包裝出廠。

                    成分設計

                    化學成分設計的主體思路是低C、MnTi等微合金化,主要化學成分如表1所示。

                    (1)碳質量分數≤0.09%。低的碳含量雖然降低了材料的強度,但可以有效降低碳當量,提高焊接性能。碳當量常用國際焊接學會(IIW)采用的C eq公式和日本ITO提出的P cm公式:

                    w(C eq)=w(C)+w(Mn)/6+(w(Ni)+w(Cu))/15+(w(Cr)+w(Mo)+w(V))/5(1)

                    w(P cm)=w(C)+w(Si)/30+(w(Mn)+w(Cu)+w(Cr))/20+w(Ni)/60+w(Mo)/15+w(V)/10+5 w(B)(2)

                    兩個公式的應用范圍有一定要求,在碳質量分數w(C)0.12%時應采用P cm表達式來反應焊接性能。兩個計算公式中,碳含量對碳當量的影響非常大,說明碳含量對焊接性能的影響非常大,采用低碳含量有利于提高材料焊接性能。

                    (2)適量的錳含量。錳可以提高材料的強度,但較高的錳含量會明顯提高碳當量,影響焊接性能。

                    (3)適量的鈦含量。鈦能與氮、碳結合,形成穩定的氮化物、碳化物,阻止奧氏體晶粒的長大,從而改善材料的焊接性能。陳茂愛等模擬了Ti微合金鋼粗晶區并研究了第二相粒子,發現鋼中存在大量細小穩定存在的TiN,在焊接時有效阻止了粗晶區的擴展。鈦的細化晶粒作用明顯,細化晶粒被認為是既提高強度又可以提高韌性的有效方法。鈦能使鋼中的硫化物變質,從而改善材料的縱橫向性能的差異及冷成型性能。較高的鈦含量結合合適的熱加工工藝,能形成彌散細小的TiC,起到析出強化的作用,霍向東等研究發現,當Ti含量由0.016%增加到0.106%,屈服強度提高約185 MPa。

                    熱軋工藝

                    2300 mm熱連軋機組采用常規的控軋控冷工藝軋制成厚度12.0 mm的熱軋板卷。

                    實驗

                    金相組織

                    在熱軋板卷切取金相試樣,沿軋制方向磨平、拋光,用體積分數為4%的硝酸酒精溶液侵蝕后在光學顯微鏡和掃描電鏡下觀察,組織形貌如圖1所示。組織為鐵素體+珠光體+粒狀貝氏體,鐵素體晶粒度11.5級,在掃描電鏡下可以看到明顯的粒狀貝氏體形貌。

                    力學性能

                    在熱軋板卷切取橫向拉伸試樣、橫向冷彎試樣和縱向沖擊試樣,經切割、刨床、磨床、銑床(沖擊試樣進行開槽)加工后,進行力學性能檢測,檢測結果如表2所示。為進一步了解低溫沖擊韌性,切取縱向和橫向系列沖擊試樣,溫度點選擇20、0、-20、-40℃,檢驗結果如圖2所示,縱向韌脆轉變溫度約為-36℃,橫向韌脆轉變溫度約為-26℃。

                    分析討論

                    Ti非?;顫?,易在鋼水中氧化,因此煉鋼生產中需充分進行鋁脫氧后再加入鈦鐵合金,如何控制Ti的氧化燒損,獲得更為穩定的Ti含量是煉鋼工序的關鍵。TiN、S、C等元素形成化合物,在鋼水冷卻過程,化合物析出順序依次為TiNTi 4 C 2 S 2TiCNTiC,而TiNTiC分別提高焊接性能和強度,因此鋼水檢測到的Ti total并不能與性能完全對應。TiTiN形式存在消耗了3.42w(N),如果w(N)=0.0040%,TiNw(Ti)=0.01368%,即當鋼水中w(N)=0.0040%時,添加0.014%Ti就可以實現細化奧氏體晶粒和阻止熱影響區組織粗化。根據生產對比分析,w(S)0.010時,強度的變化不明顯,側面證明形成Ti 4 C 2 S 2的量很少,形成TiC的量沒有明顯變化。根據生產數據,當w(N)=0.0040%,w(S)0.010,Ti total0.03%時,低碳鋼有明顯強化作用。

                    520 MPa級焊管用鋼熱軋板卷是以低C、MnTi等微合金化設計為基礎開發的產品,其他強化元素添加很少,因此強度的主要貢獻來自于TiC析出物。本實驗中,因設備故障,暫時無法通過透射電鏡觀察到TiC的形貌、分布和尺寸。

                    520 MPa級焊管用鋼的熱軋板卷已在制管廠制成直縫管和螺旋管,生產實踐證明其焊縫性能檢測均合格。

                    結束語

                    (1)采用低C、MnTi等微合金化設計,可以獲得力學性能良好的520 MPa焊管用鋼熱軋板卷。

                    (2)C、MnTi等微合金化設計厚度12.0 mm520 MPa級焊管用鋼的縱向韌脆轉變溫度約為-36℃,橫向韌脆轉變溫度約為-26℃。

                    (3)520 MPa級焊管用鋼具有優良的焊接性能,制管后焊縫性能均合格。

                    本文標簽:焊管 

                    北京 天津 河北 山西 內蒙 遼寧 吉林 黑龍江 上海 江蘇 浙江 安徽 福建 江西 山東 河南 湖北 湖南 廣東 廣西 海南 重慶 四川 貴州 云南 西藏 陜西 甘肅 青海 寧夏 新疆 臺灣 香港 澳門
                    扒开粉嫩的小缝喷出水