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影響無縫鋼管性能因素和質量要求

發表時間:2020-11-30 18:16

質量要求

(一)質量要求

①鋼的化學成分:鋼的化學成分是影響無縫鋼管性能最主要的因素之一,也是制定軋管工藝參數和鋼管熱處理工藝參數的主要依據。

a. 合金元素:有意加入,根據用途

b. 殘余元素:煉鋼帶入,適當控制

c. 有害元素:嚴格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),氣體(N、H、O)

爐外精煉或電渣重熔:提高鋼中化學成分的均勻性和鋼的純凈度,減少管坯中的非金屬夾雜物并改善其分布形態。

②鋼管幾何尺寸精度和外形

a. 鋼管外徑精度:取決于定(減)徑方法、設備運轉情況、工藝制度等。

外徑允許偏差 δ=(D-Di)/Di ×100% D: **或最小外徑mm

Di:名義外徑mm

b. 鋼管壁厚精度:與管坯的加熱質量,各變形工序的工藝設計參數和調整參數,工具質量及其潤滑質量等有關

壁厚允許偏差: ρ=(S-Si)/Si×100% S:橫截面上**或最小壁厚

Si:名義壁厚mm

C.鋼管橢圓度:表示鋼管的不圓程度。

d. 鋼管長度:正常長度、定(倍)尺長度、長度允許偏差

e. 鋼管彎曲度:表示鋼管的彎度:每米鋼管長度的彎曲度、鋼管全長的彎曲度

f. 鋼管端面切斜度:表示鋼管端面與鋼管橫截面的傾斜程度

g. 鋼管端面坡口角度和鈍邊

5.鋼管表面質量:表面光潔要求

a. 危險性缺陷:裂紋、內折、外折、軋破、離層、結疤、拉凹、凸包等。

b. 一般性缺陷:麻坑、青線、劃傷、碰傷、輕微的內、外直道、輥印等。

產生原因:

① 由于管坯的表面缺陷或內部缺陷所帶來的。

② 生產過程中產生的,如軋制工藝參數設計不正確,模具表面不光滑,潤滑條件不好,孔型設計及調整不合理。

③ 管坯(鋼管)在加熱軋制,熱處理以及矯直過程中,如果因為加熱溫度控制不當,變形不均勻,加熱冷卻速度不合理或矯直變形量太大而產生過大的殘余應力,那么也有可能導致鋼管產生表面裂紋。

6.鋼管理化性能:常溫力學性能、高溫力學性能、低溫性能、抗腐蝕性能。鋼管的理化性能主要取決于鋼的化學成分,組織結構和鋼的純凈度以及鋼管的熱處理方式等。

7.鋼管工藝性能:壓扁、擴口、卷邊、彎曲、焊接等。

8.鋼管金相組織:低倍組織(宏觀)、高倍組織(微觀) M、B、P、F、A、S

9.鋼管特殊要求:合同附件、技術協議。

(二)無縫鋼管質量檢驗方法:

1.化學成分分析:化學分析法、儀器分析法(紅外C—S儀、直讀光譜儀、zcP等)。

①紅外C—S儀:分析鐵合金,煉鋼原材料,鋼鐵中的C、S元素。

②直讀光譜儀:塊狀試樣中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi

③N—0儀:氣體含量分析N、O

2.鋼管幾何尺寸及外形檢查:

①鋼管壁厚檢查:千分尺、超聲測厚儀,兩端不少于8點并記錄。

②鋼管外徑、橢圓度檢查:卡規、游標卡尺、環規,測出**點、最小點。

③鋼管長度檢查:鋼卷尺、人工、自動測長。

④鋼管彎曲度檢查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、細線測每米彎曲度、全長彎曲度。

⑤鋼管端面坡口角度和鈍邊檢查:角尺、卡板。

3.鋼管表面質量檢查:100%

①人工肉眼檢查:照明條件、標準、經驗、標識、鋼管轉動。

②無損探傷檢查:

a. 超聲波探傷UT:

對于各種材質均勻的材料表面及內部裂紋缺陷比較敏感。

標準:GB/T 5777-1996 級別:C5級

b. 渦流探傷ET:(電磁感應)

主要對點狀(孔洞形)缺陷敏感。 標準:GB/T 7735-2004

級別:B級

c. 磁粉MT和漏磁探傷:

磁力探傷,適用于鐵磁性材料的表面和近表面缺陷的檢測。

標準:GB/T 12606-1999 級別: C4級

d. 電磁超聲波探傷:

不需要耦合介質,可以應用于高溫高速,粗燥的鋼管表面探傷。

e. 滲透探傷:

熒光、著色、檢測鋼管表面缺陷。

4.鋼管理化性能檢驗:

①拉伸試驗:測應力和變形,判定材料的強度(YS、TS)和塑性指標(A、Z)

縱向,橫向試樣 管段、弧型、圓形試樣(¢10、¢12.5)

小口徑薄壁鋼管、大口徑厚壁鋼管、定標距。

備注:試樣斷后伸長率與試樣尺寸有關 GB/T 1760

②沖擊試驗:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2

標準試樣10×10×55(mm) 非標試樣5×10×55(mm)

③硬度試驗:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV等

④液壓試驗:試驗壓力、穩壓時間、 p=2Sδ/D

5.鋼管工藝性能檢驗過程:

①壓扁試驗:圓形試樣 C形試樣(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)

L=40~100mm 單位長度變形系數=0.07~0.08

②環拉試驗:L=15mm 無裂紋為合格

③擴口和卷邊試驗:頂心錐度為30°、40°、60°

④彎曲試驗:可代替壓扁試驗(對大口徑管而言)

6.鋼管金相分析:

①高倍檢驗(微觀分析):非金屬夾雜物100x GB/T 10561 晶粒度:級別、級差

組織:M、B、S、T、P、F、A-S

脫碳層:內、外。

A法評級:A類-硫化物 B類-氧化物 C類-硅酸鹽 D-球狀氧化 DS類。

②低倍試驗(宏觀分析):肉眼、放大鏡10x以下。

a. 酸蝕檢驗法。

b. 硫印檢驗法(管坯檢驗,顯示低培組織及缺陷,如疏松、偏析、皮下氣泡、翻皮、白點、夾雜物等。

c. 塔形發紋檢驗法:檢驗發紋數量、長度及分布。

(三)中國現行無縫鋼管標準:

1.現行無縫鋼管標準:共有47項 其中:GB/T25 項 HB3 項 特殊用途19項;基礎 2項 產品 45項

2.常用標準:

① GB/T2102-2018 鋼管的驗收、包裝、標志和質量證明書。

② GB/T17395-2008 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差。

③ GB/T5310-2018 高壓鍋爐用無縫鋼管。

④ GB/T9948-2018 石油裂化用無縫鋼管。

⑤ GB/T6479-2018 高壓化肥設備用無縫鋼管。

⑥GB/T18248-2018 氣瓶用無縫鋼管。

影響無縫鋼管材料疲勞強度的因素

1.應力集中的影響

常規所講的疲勞強度,都是用精心加工的光滑試樣測得的,然而,實際機械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口,如臺階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應力集中,使缺口根部的**實際應力遠大于零件所承受的名義應力,零件的疲勞破壞往往從這里開始。

理論應力集中系數Kt :在理想的彈性條件下,由彈性理論求得的,缺口根部的**實際應力與名義應力的比值。

有效應力集中系數(或疲勞應力集中系數)Kf:光滑試樣的疲勞極限σ-1與缺口試樣疲勞極限σ-1n的比值。

有效應力集中系數不僅受構件尺寸和形狀的影響,而且受材料的物理性質、加工、熱處理等多種因素的影響。

有效應力集中系數隨著缺口尖銳程度的增加而增加,但通常小于理論應力集中系數。

疲勞缺口敏感度系數q:疲勞缺口敏感度系數表示材料對疲勞缺口的敏感程度,由下式計算。

q的數據范圍是0-1,q值越小,表征無縫鋼管材料對缺口越不敏感。試驗表明,q并非純粹是材料常數,它仍然和缺口尺寸有關,只有當缺口半徑大于一定值后,q值才基本與缺口無關,而且對于不同材料或處理狀態,此半徑值也不同。

2.尺寸因素的影響

由于材料本身組織的不均勻性以及內部缺陷的存在,尺寸增加造成材料破壞概率的增加,從而降低材料的疲勞極限。尺寸效應的存在,是把試驗室小試樣測得的疲勞數據運用于尺寸實際零件中的一個重要問題,由于不可能把實際尺寸的零件上存在的應力集中、應力梯度等完全相似地在小試樣上再現出來,從而造成試驗室結果與某些具體零件疲勞破壞之間的互相脫節。

3.表面加工狀態的影響

機加工的表面總存在著高低不平的加工痕跡,這些痕跡就相當于微小缺口,在材料表面造成應力集中,從而降低材料的疲勞強度。試驗表明,對于鋼和鋁合金,粗糙的加工(粗車)與縱向精拋光相比,疲勞極限要降低10%-20%甚至更多。材料的強度越高,則對表面光潔度越敏感。

4.加載經歷的影響

實際上沒有任何零件是在絕對恒定的應力幅條件下工作,材料實際工作中的超載和次載都會對材料的疲勞極限產生影響,試驗表明,材料普遍存在著超載損傷和次載鍛煉現象。

所謂超載損傷是指材料在高于疲勞極限的載荷下運行達到一定周次后,將造成材料疲勞極限的下降。超載越高,造成損傷所需的周次越短。

無縫鋼管1.jpg無縫鋼管5.jpg

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