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厚壁不銹鋼管的水平固定焊及熱變形介紹

2017-10-08 15:16:35

 厚壁不銹鋼管的水平固定焊:
  不銹鋼管是一種中空的長條鋼材,大量用作輸送流體的管道,如石油、天燃氣、水、煤氣、蒸氣等。不銹鋼管在抗彎、抗扭強度相同時,重量較輕,廣泛用于制造機械零件和工程結構,也常用作生產各種常規武器、槍管、炮彈等。對于承受流體壓力的鋼管需要較厚的管壁,都要進行液壓試驗來檢驗其耐壓能力和,在規定的壓力下不發生泄漏、浸濕或膨脹。不銹鋼管分為無縫和有縫,無縫不銹鋼管也稱不銹鋼無縫管,是用鋼錠或實心管坯經穿孔制成毛管,然后經熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管的規格用外徑×壁厚毫米數表示。常用的有1Cr18Ni9Ti不銹鋼管,下面以直徑Ф159mm×12mm的1Cr18Ni9Ti不銹鋼管為例介紹其水平固定焊接方法。
  一、焊接分析:1、Cr18Ni9Ti不銹鋼Ф159mm×12mm大管水平固定對接接頭主要用于核電設備及某些化工設備中需要耐熱耐酸的管道中,焊接難度較高,對焊接接頭要求很高,內表面要求成形,凸起適中,不內凹,焊后要求PT、RT檢驗。以往均采用TIG焊或手工電弧焊,前者效率低、成本高,后者難以且效率低。為了既又提率,采用TIG內、外填絲法焊底層,MAG焊填充及蓋面層,使和效率都。2、1Cr18Ni9Ti不銹鋼熱膨脹率、導電率均與碳鋼及低合金鋼的差別較大,且熔池流動性差,成形較差,特別在全位置焊接時突出。以往對MAG(Ar+1%~2%O2)焊不銹鋼,一般只用于平焊及平角焊。在MAG焊過程中,焊絲伸出長度   小于10mm,焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當,動作協調一致,隨時調整焊槍角度,使焊縫表面邊緣熔合整齊、成形美觀,以填充及蓋面層。
  二、焊接方法:材質為1Cr18Ni9Ti,管件規格為Ф159mm×12mm,采用手工鎢極氬弧焊打底,混合氣體(CO2+Ar)保護焊填充及蓋面焊,立向上的水平固定全位置焊接。
  三、焊前準備:1、清理油、污物,將坡口面及周圍10mm內修磨出金屬光澤。2、檢查水、電、氣路是否,設備及附件應狀態。3、按尺寸進行裝配,定位焊采用肋板固定(2點、7點、11點為肋板固定),也可采用坡口內定位焊,但   注意定位焊。
  厚壁焊管的熱變形及組織演變:
  厚壁焊管是一種難變形的沉淀鎳基高溫合金,與前蘇聯的ЭИ929合金成分相近,其合金元素的固溶和γ'相的沉淀水平很高。在高溫下具有的、抗熱腐蝕性能和的屈服強度、抗張強度、蠕變強度。它主要應用在具有高溫、復雜應力和腐蝕介質環境中,例如制作航空發動機渦輪工作葉片。由于該合金熱加工參數范圍比較窄,在用作渦輪工作葉片熱鍛成形時,鍛件容易出現組織不穩定和裂紋等缺陷,導致廢品率較高。因此,研究該合金在不同熱變形條件下的熱變形行為,對于獲得合格的鍛件具有重要意義。研究人員通過厚壁焊管的高溫壓縮實驗所得數據分析該合金的流變行為特征,建立熱變形參數范圍內厚壁焊管的本構方程,并研究變形溫度和應變速率對合金微觀組織的影響。
  實驗所用原材料為厚壁焊管熱軋棒材,原始組織主要由晶粒尺寸為10~30μm的等軸晶粒組成。棒材加工成Φ8mm×12mm的圓柱體試樣,試樣兩端加工有貯存高溫潤滑劑的淺槽,在Gleeble-1500試驗機上進行等溫壓縮實驗。變形溫度為1090、1120、1150、1180℃,應變速率為0.1、1、10、50s-1,大變形程度約為60%。實驗過程中,試驗機自動采集和計算行程、載荷、應力和應變數據。變形結束后水冷,然后將試樣沿縱向切開,經研磨、拋光,再經CuSO4(20g)+H2SO4(5ml)+HCl(50ml)+H20(100ml)溶液腐蝕后,在金相顯微鏡下觀察合金微觀組織。試驗結果表明:
  1、厚壁焊管在不同條件下變形時,隨著應變增加,發生了流變軟化現象,流變軟化的原因是合金在熱變形過程中發生了動態再結晶。隨著應變速率減小,流動應力達到峰值時的應變及峰值應力均減小。
  2、建立了厚壁焊管高溫變形本構方程,方程的計算值與實驗值吻合度較好,相對誤差均在8%以下,說明該方程準確地描述了合金熱變形時的流變行為。
  3、變形溫度對厚壁焊管微觀組織影響顯著。隨著溫度升高,動態再結晶加充分,晶粒尺寸變大,晶粒組織均勻程度提高;隨著應變速率的增加,晶粒尺寸先變小后增大。當應變速率為1s-1時晶粒組織較為細小。

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