不锈钢方管同归于200系奥氏体不锈钢,与传统的200系、300系奥氏体不锈钢有所不同,这类200不锈钢方管在热变形过程中,简略发作边部裂纹、表面裂纹、边部损害的成型质量欠好的问题。在实践的热轧生产中,两钢种选用200系列加热曲线,出炉温度操控在1215-1230℃。其热轧准则实施计算机二级模型《粗轧轧制规程》和《精轧轧制规程》,中心坯厚度设定值为28mm,每道次相对压下量操控在20%左右,终轧温度操控规划为800-1020℃。
参照两种奥氏体不锈钢方管的实践热轧流程,制定本实验方法的加热准则、变形温度,然后在自行设计制作的热轧实验装置上,进行模仿热轧实验。选用AOD+LF精粹工艺练习,通过立弯式连铸工艺生产出0Cr15Mn9Cu2NiN与0Cr17Mn6Ni4Cu2N奥氏体不锈钢方管连铸坯.连铸坯的横截面规范为220mm×1260mm。两钢种的化学成分(质量分数/%)如表所示。0Cr15Mn9Cu2NiN奥氏体不锈钢方管连铸坯壳层不同深度处的显微安排,如图所示分别对应铸坯壳层深度为0,5, 15, 25mm处的显微安排。
75*75*1.65不锈钢方管能够看到,显微安排的形状、晶粒规范会跟着铸坯壳层深度改动,而表现出必定的差异.壳层深度d=Omm处,显微安排主要为骨架型的树枝晶安排,且一次、二次枝晶距离较小。d=5mm处,主要为树枝晶安排,枝晶距离较大。d≥15mm处,树枝晶的形状为蠕虫状,但是在d=25mm处,主要为胞状晶。图为Crl7Mn6Ni4Cu2N方管连铸坯的显微安排,能够看出,连铸坯壳层基本上为树枝晶安排,虽然枝晶形状存在必定的差异,但其安排主要由灰色的奥氏体基体,以及黑色的铁素体组成。同0Crl5Mn9Cu2NiN方管相同,跟着壳层深度的增加,一次、二次枝晶距离逐步增大,枝晶形状由骨架状转变为蠕虫状。
75*75*1.65不锈钢方管焊接熔合区是焊缝和方管母材热影响区交界处,实际上它是具有必定规范的从焊缝到热影响区的过渡区。如图所示过渡区是由两部分即不完全混合区和半熔化区组成。熔合区的大的特征是具有明显的化学成分不均匀性,然后引起安排不均匀性,而填充金属和母材成分的不同越大,熔合区的成分和安排的不均匀性越明显,致使给焊接接头的力学功用、耐腐蚀功用带来严重影响。
熔合区常常成为焊接接头单薄的环节,脆性断裂、焊接裂纹都简略在这一部位发作和打开。焊接接头的功用,一般包含焊缝、熔合区、热影响区三部分的功用,在查验焊接接头的力学功用时常常需求单独检验焊缝、熔合区和热影响区的功用。不锈钢方管焊接进程是被焊方管上部分被焊接热源加热、熔化,以及随后冷却、凝集构成焊缝的进程。焊接进程与其他加热进程比较明显的特征,与一般冶金厂炼钢时可长期充沛进行氧化、康复的炼钢进程不同,焊接热源是以必定的焊接速度移动的,熔池从加热到冷却凝集存在的时刻很短,因而焊接熔池的冶金反应不简略抵达平衡状况,焊缝极易发作元素的偏析、杂质的调集,成为焊接裂纹、夹渣、气孔等缺陷的原因。
焊接热源效果的瞬时性,还选择了熔池在周围的方管母材的热传导效果下以高速冷却凝集,因而焊缝出产粗大的方向性很明显的树枝状、柱状晶体安排,这种安排的力学功用与母材比起来,一般是强度而塑耐性较差。 焊接进程与75*75*1.65不锈钢方管资料进行全体热处理均匀缓慢加热的进程不同,不锈钢方管因部分快速加热,因而必定存在温度梯度,距热源不同距离的部分,受热是不均匀的,因而方管将发作剧烈的缩短、变形和发作应力,焊接的剩下应力常常是焊接接头各种裂纹和奥氏体不锈钢方管焊接接头应力腐蚀的原因。
不锈钢方管保护保养时,由施工单位依照JB4708《钢制压力容器焊接工艺判定》规范进行焊接工艺判定,并据此编制焊接工艺。修补有抗晶间腐蚀要求的大口径不锈钢管,在焊接时应严格执行焊接工艺规范,严格控制焊道层间温度,焊道清根时,应将渗碳层打磨洁净。返修部位仍需保证原有要求。
大口径不锈钢管修补前运用丙酮或酒精将接头处的油污抢救无效杂物清洗洁净,选用等离子切开破口,应打磨至金属光泽,焊接时不允许在不锈钢非施焊表面直接引弧,选用手工电弧焊焊接时,在接头二侧应有100mm 规划的防飞溅层,以便铲除飞溅物。
修补后的大口径不锈钢管要进行酸洗钝化,一般酸洗钝化以浸渍法为主,也可以选用湿拖法或膏剂涂改法进行。、酸洗后的大口径不锈钢管表面不得有明显的腐蚀痕迹,不得有颜色不均匀的斑纹,焊接及热加工表面不得有氧化色。酸洗后用水冲刷洁净,不允许残留酸洗液。钝化后的不锈钢表面运用水冲刷,呈中性后擦干水迹。
75*75*1.5不锈钢方管在650℃较高应力试验条件下,低倍断口首要呈沿晶开裂,但由上述分析可知也有少部分穿晶开裂。晶界上可见拉裂后留下的分出相颗粒,沿晶开裂区域之间的断面有许多的撕裂岭,则说明不锈钢方管为延性沿晶开裂。在高倍视场中对其沿晶面查询发现,沿晶开裂面包含有纤细韧窝,并且在部分韧窝底部仍可查询剑纤细二相质点。在较低应力试验时,虽经6094h长时高温蠕变,蠕变断口(图3.9b)也可查询到相似特征,不同的是沿晶面上的二相质点分出量增多,标准略变大。
一同,图3.9b中查询到由晶界夹杂物掉落留下的较大空泛,其标准约为13.3pm(箭头1)。 相对于图3.9a,b而言,图3.9c,d也表现出沿品开裂特征,但沿晶开裂区域之间的断面撕裂岭明显减少,断口呈现较清楚地晶粒状概括,在图3.9c中偶尔查询到晶界夹杂物破碎留下的开裂痕迹(箭头2)。
700℃经7130h的试样断口沿晶开裂面(图3.9d)部分区域则较平坦,约占整个视场的80%,说明不锈钢方管在700℃较低应力试验条件下具有较小的塑性值。由上述分析可知,Super304H不锈钢方管虽然其高温长时蠕变开裂根本均为沿晶开裂,但其在温度和应力作用下微观开裂特征是不同的,尤其是温度对微观开裂特征的影响更为明显。即:随温度的升高(650℃以上),由于品粒强度与晶界强度都下降,但晶界强度下降快,导致不锈钢方管塑性偏低。因此,考虑到锅炉工作的性与稳定性,试验用Super304H钢不能在温(>650℃)下运用。
(2)开裂机制 上述分析可知,试验用Super304H不锈钢方管在不同试验条件下表现出不同的蠕变开裂特征,其开裂的微观机制与晶界滑动密切相关。75*75*1.5不锈钢方管较高应力和较高应变速度下,由于晶界滑动未完全懈怠掉晶界切应力,由未懈怠掉的品界切应力发生的应力从头分白促进晶界空泛的构成和沿品开裂。因此,650℃,240MPa试验条件下蠕变危害首要发生在晶界,但也可在界面能较小的晶内夹杂物或二同处构成空泛,其特点是空泛散布相对松散,而品界空泛长大并通过撕裂的办法沿着晶界联接,毕竟形成试样开裂,微观断口上表现出沿晶开裂与少量穿晶开裂共存的断口特征。
而较低应力长时蠕变开裂首要为延性沿晶开裂,如650℃,160MPa蠕变试样。开裂过程中沿晶界发生了必定的塑性变形,沿晶面上有许多的纤细韧窝。延性沿晶开裂首要原因是较高温度、较低应力水平下,由于晶界滑移,在晶界二相及三晶粒交合点滑移将受阻,而发生应力会集构成空泛,它优先处于横向晶界上。已生成的空泛,当抵达必定标准后,借应力和空位流的一同作用,首要沿着与拉应力垂直的晶界长大,而成为可见的楔形裂纹或洞型裂纹。
这些孤立松散的空泛,先沿横向晶界通过撕裂的办法彼此联接(构成撕裂岭),直至在两个相邻的三晶粒交合点间构成“横向裂纹段”,这时由于晶粒交合点的阻挠而使裂纹暂缓展开,在其它与应力相垂直的晶界上,这种横向裂纹不断地增多。相邻的横向裂纹段通过向倾斜晶界的扩展或许与其上的空泛相联合而相互联接成“弯曲裂纹”,裂纹标准灵敏地扩展,裂纹总体积和蠕变速度也相应地灵敏增加。“弯曲裂纹”进一步相互联接起来,当抵达能“瞬时”展开的临界裂纹标准时,75*75*1.5不锈钢方管便发生蠕变开裂。