Кована труба ASTM A182 F91 є важливою сировиною для внутрішньої трубної арматури котлів, що значно впливає на якість фітинги для труб. Тому контроль його якості має велике значення. Контролювати якість сировини, сталевих зливків, процес кування, термічної обробки, проводити неруйнівний контроль і фізико-хімічний аналіз. За допомогою перевірки якості було доведено, що цей процес можливий і може ефективно контролювати якість.
0. Введення
ASTM A182 F91 кування труби належить поковки гільз, який є важливою сировиною для внутрішньої трубної арматури котла. Він має великий вплив на якість трубопровідної арматури, тому дуже важливо контролювати її якість. Сталь серії 91 насправді є різновидом метаморфічної сталі, утвореної шляхом додавання зміцнюючих елементів V, Nb, N тощо на основі оригінальної сталі 9Cr-1Mo. Зазвичай її називають мартенситною жаростійкою сталлю, але в американському стандарті кількість Cr менше 10% класифікується як феритовий ряд, тому назва в стандарті все ще є тип фериту (фактично, тип мікроструктури можна отримати різними процесами термічної обробки. Різні фази, тому не потрібно дотримуватися назви). У Китаї GB 5310-2008 той самий тип сталі 10Cr9Mo1VNb (безшовні сталеві труби для котлів високого тиску) містить менше N, ніж інша марка 1Cr9Mo1VNb у Китаї. Справжня така ж, як США 91 сталь це жароміцна сталь 1Cr9Mo1VNb (N). Тепер, беручи за приклад готовий виріб Φ400 x Φ280 x 980, вводиться контроль якості кування цього матеріалу.
1. Креслення конструкції ковки
Розробіть діаграму кування та дивіться малюнок 1 для порожньої схеми кування. Після розрахунку маса відібраного сталевого злитка становить 937 кг. Вибір ваги та специфікації сталевого зливка дуже важливий. Необхідно враховувати конусність сердечника та додаткові матеріали, утворені нерівномірною багатокутною формою внутрішньої та зовнішньої поверхонь, а також припуск на обробку та втрати при випалюванні.
Малюнок 1. Діаграма складу кування
2. Контроль сталевих зливків
Northeast Special Steel виробляє сталеві злитки, а метод плавки – це плавка в електричній печі + рафінування за межами печі та вакуумна дегазація. Ми вимагаємо, щоб грубі та дрібні включення чотирьох типів неметалевих включень були ≤ 1.5, а загальна кількість була ≤ 4.5, що перевищує положення GB 5310-95; H. Вміст O слід контролювати в межах [H] ≤ 3PPM, [O] ≤ 40PPM; Вміст п’яти шкідливих елементів Pb, Sn, As, Sb і Bi контролюється нижче 200 PPM, а хімічні елементи відповідають стандартним вимогам, як показано в таблиці 1 нижче.
Таблиця.1 Хімічний склад сталі 91 (мас./%)
C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | V | Nb | Ti | Zr | N | Al | |
Стандартний діапазон | 0.08 | 0.20 | 0.30 | 0.02 | 0.01 | 0.4 | 8.0-9.5 | 0.85 | 0.18 | 0.06 | 0.01 | 0.01 | 0.03 | 0.02 |
Тепловий аналіз | 0.12 | 0.21 | 0.49 | 0.009 | 0.002 | 0.15 | 9.08 | 0.89 | 0.2 | 0.07 | 0.003 | 0.004 | 0.06 | 0.008 |
Примітка. Те, що не входить у стандартний діапазон, відноситься до максимального вмісту.
2.1 Небезпека неметалевих включень
- Сульфіди знижують корозійну стійкість, пластичність, в'язкість і стійкість до втоми сталі;
- Оксиди та силікати порушують безперервність сталевої матриці та призводять до концентрації напруги, тим самим знижуючи пластичність, ударну в’язкість і стійкість до втоми сталі;
- Нітриди значно підвищують крихкість сталі і схильні до утворення тріщин.
Вплив контролю вмісту водню та кисню на якість сталевих зливків полягає в наступному:
- Основна шкода водню для сталі - це дефекти, викликані воднем;
- Кисень може знизити механічні властивості сталі, а утворення оксидних включень також може знизити пластичність, в'язкість і стійкість до втоми сталі.
2.3 Небезпеки п'яти шкідливих елементів
- Їх температура плавлення відносно нижча, ніж у сталі. Коли сталь знаходиться в твердому стані, вони все ще знаходяться в рідкому стані. Тому їх називають елементами з низькою температурою плавлення;
- Коли їх вміст у сталі перевищує певну межу, вони значно знижують високотемпературні механічні властивості, підвищують високотемпературну крихкість сталі, знижують міцність і в'язкість сталі та роблять сталь крихкою;
- Вони часто співіснують в одному тілі, спричиняючи сильну сегрегацію, і рідко існують поодинці, таким чином маючи більший руйнівний вплив на сталь.
3. Контроль процесу кування
Нагрівання газової нагрівальної печі до температури кування, початкова температура кування становить менше 1200 ℃, а фактичний контроль становить 1180 ℃. Кінцева температура кування перевищує 800 ℃, але фактичний контроль становить 850 ℃. Час нагрівання становить більше 12.5 годин для досягнення повної аустенітізації. Початкова температура кування, температура нагрівання заготовки, зазвичай є початковою температурою кування, відомою як початкова температура кування. Як правило, вона на 150-200 градусів нижче ліквідусу, і температура нагріву повинна бути якомога вищою без перегріву. Чим вище початкова температура кування, тим краще пластичність матеріалу і менший опір деформації; Чим вища початкова температура кування, тим ширший діапазон температур кування, тим довший час кування та менше нагрівання кування (час нагрівання для кування), що може підвищити продуктивність і зменшити споживання енергії. Кінцева температура кування: під час процесу деформації кування заготовки тепло поступово розсіюється, температура знижується, тенденція до зміцнення збільшується, пластичність зменшується, і продовжувати деформацію важко і може розтріскатися. Тому деформація кування повинна припинитися при відповідній температурі, яка називається кінцевою температурою кування. Кінцева температура кування, як правило, не повинна бути нижчою за температуру рекристалізації металу, щоб уникнути труднощів деформації, спричинених загартуванням і навіть руйнуванням заготовки та бракуванням. Однак вона не повинна бути надто вищою за температуру рекристалізації. В іншому випадку зерна рекристалізації стануть грубими після припинення кування, що призведе до звуження діапазону температури кування. Теплоізоляція покликана забезпечити рівномірність температури, мікроструктуру і ковкість заготовки. Однак тривале утеплення при високих температурах може призвести до перегріву. Тому час ізоляції для нагріву обмежений гарячим проникненням заготовки, що залежить від потужності нагрівальної печі, температури печі та теплопровідності металевого матеріалу.
Куйте та пресуйте на машинах для швидкого кування 3150 із вимогою до коефіцієнта кування більше 6 після процесу чорніння опори, подовження, шорсткості опори, штампування, подовження, розширення, охолодження печі після кування, а потім термічна обробка відпалу. Крива опалення показана на малюнку 2.
Мал.2 Крива нагріву
4. Контроль термічної обробки
Обробити внутрішню і зовнішню поверхні відпаленими кування щоб видалити оксидну шкіру та відкрити металевий блиск. Провести ультразвуковий і магнітопорошковий контроль, а після проходження попереднього контролю провести нормалізуючу і відпускну термообробку. Відповідно до відмінностей у складі температура АС1 і змінного струму3 у F91 становить від 800 ℃ до 830 ℃, тоді як температура AC3 становить від 890 ℃ до 940 ℃. Температура Ms (початкова температура мартенситного перетворення) досить висока, близько 400 ℃ (750 ° F). Температура Mf (температура кінця мартенситного перетворення) вище 100 ℃ (210 °F); Матеріал F91 зазнає широкого діапазону швидкостей охолодження, де структура аустеніту повністю перетворюється на мартенситну. Цей діапазон швидкості зазвичай задовольняється нормалізацією, тому процес термічної обробки для матеріалу F91, як правило, нормалізація + відпустка. Крива термообробки показана на малюнку 3.
5. Результати твердості та металографічного контролю
Результати випробувань на твердість наведені в таблиці 2.
Результати металографічного дослідження наведено на рис.4. Після термічної обробки було взято зразок 20 × 20 × 10 мм і перевірено металографічну структуру в лабораторії. Металографічною структурою був рейковий відпущений мартенсит.
Таблиця 2. Результати перевірки твердості
Назва компонента | Кована труба | ||
Матеріал класу | A182 F91 | Специфікації | Φ400 x Φ280 x 980 |
Модель приладу | Твердомір TH160 Leeb | Номер приладу | A07580890 |
Кваліфікований діапазон твердості | ≤248 HB | Оригінальний номер запису | |
Виконавчі стандарти | GB/T 17394-2012 Метод випробування твердості металів за Лібом | ||
Результати тесту (HBHLD) | |||
Місце огляду | Середній (три бали) | Перевірте положення | Середній (три бали) |
А-кінець 1 | 190 | Б-кінець 1 | 200 |
А-кінець 2 | 203 | Б-кінець 2 | 212 |
А-кінець 3 | 197 | Б-кінець 3 | 202 |
А-кінець 4 | 206 | Б-кінець 4 | 203 |
Середня позиція 1 | 215 | Середня позиція 2 | 194 |
Середня позиція 3 | 208 | Середня позиція 4 | 228 |
Висновок перевірки | |||
Значення твердості відповідає вимогам стандарту ASTM A-182/A-182M. |
Таблиця 3. Результати аналізу хімічного складу
Назва компонента | Відбір зразків кованих труб | Іменний матеріал | A182 F91 | |||||
Аналітичні методи | Метод аналізу атомно-емісійної спектроскопії | Виконавчі стандарти | GB / T 11170-2008 | |||||
Назва інструмента | Спектрометр прямого зчитування | Модель приладу | DV-6 | |||||
Хімічний склад (%) | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | |
Стандартні вимоги | 0.08-0.12 | 0.20-0.50 | 0.30-0.60 | 0.02 | 0.01 | 0.4 | 8.0-9.5 | |
Значення аналізу | 0.1 | 0.23 | 0.51 | 0.007 | 0.004 | 0.13 | 8.92 | |
Хімічний склад (%) | Mo | V | Nb | Ti | Zr | N | Al | |
Стандартні вимоги | 0.85-1.05 | 0.18-0.25 | 0.06-0.10 | 0.01 | 0.01 | 0.03-0.07 | 0.02 | |
Значення аналізу | 0.93 | 0.21 | 0.09 | 0.004 | 0.003 | 0.064 | 0.006 |
Таблиця.4 Результати випробувань на розтяг
Назва зразка | Відбір зразків кованих труб | Матеріал | A182 F91 | |||
Виконавчі стандарти | GB/T 4338-2006, GB/T 228.1-2010 | Специфікації | Φ400 x Φ 280 x 980 | |||
Статус зразка | 010mm бар | випробувальне обладнання | CSS-1120 | |||
Номер зразка | Температура тесту | Rs Н / мм2 | Rp0.2 Н / мм2 | A% | Z% | Стандартні вимоги ASTM A-182/A-182 M |
#1 | Кімнатна температура | 715 | 580 | 23 | 70.5 | Rs≥585 Н/мм2 Rp0.2≥415 Н/мм2 A≥20%, Z≥40% |
#2 | Кімнатна температура | 715 | 585 | 24 | 70.5 | |
#3 | Кімнатна температура | 720 | 595 | 22 | 71 | |
Висновок | Відповідають відповідним вимогам стандартів ASTM A-182/A-182M. |
Таблиця.5 Результати випробувань на удар
Назва зразка | Відбір зразків кованих труб | Матеріал | A182 F91 | ||
Виконавчі стандарти | GB / T 229-2007 | Специфікації | Φ400 x Φ280 x 980 | ||
Статус зразка | Стандартний зразок | випробувальне обладнання | JBZG-300 | ||
Номер зразка | Температура тесту | KV2 (J), | Стандартні вимоги ASTM A-182/A-182 M | ||
#1 | Кімнатна температура | 116 | Жодних вимог | ||
#2 | Кімнатна температура | 109 | |||
#3 | Кімнатна температура | 118 |
Таблиця.6 Результати випробувань на згин
Назва зразка | Відбір зразків кованих труб | Матеріал | A182 F91 | |||
Виконавчі стандарти | GB/T 232—2010 | Специфікації | Φ400 x Φ280 x 980 | |||
Статус зразка | 25 X X 12.5 200mm | випробувальне обладнання | ДЛЮ-30 | |||
Номер зразка | Температура тесту | Кут згину | Діаметр вигину | Результати тесту | ||
#1 | Кімнатна температура | 180 ° | 25mm | Кваліфікований | ||
#2 | Кімнатна температура | 180 ° | 25mm | Кваліфікований |
Рисунок.3 Крива термічної обробки
Рисунок 4 A182 F91 Металографічна структура 400x
6. Перевірка хімічного складу
Перевірка хімічного складу – це аналіз проб, як показано в таблиці 3.
7. Перевірка механічних характеристик
Напрямок відбору зразків — круговий, а результати випробувань на розтяг, удар і вигин наведено в таблиці 4, таблиці 5 і таблиці 6 відповідно.
8. Точне точіння
Після доопрацювання транспортного засобу буде проведено ультразвукове та магнітопорошкове дослідження, а після проходження перевірки буде виготовлено ідентифікацію та передано до використання.
9. Висновок
Контроль якості кованої труби здійснювався за допомогою аналізу хімічного складу, виявлення неметалевих включень, металографічної структури, перевірки твердості, випробування механічних характеристик при кімнатній температурі, неруйнівного контролю та інших процесів. Усі показники відповідали вимогам стандарту ASTM A182 F91. Цей метод контролю якості сировини та процесу кування може ефективно забезпечити якість кування та може застосовуватися до кування інших матеріалів.
Автор: Hou Zhiyong, Wu Huacheng
залишити коментар