1、钢制压力 容器封头所用碳钢和低合金钢都属于亚共析钢。一般 情况下,其退火温度范围:Ac3 + 30 50C ;正火温 度范围 Ac3 + 40 80Co图1中Acl为加热下临界点,Ac3为亚共析钢加 热上临界点,Arl为冷却下临界点,Ar3为亚共析钢加 热下临界点,1为r相(奥氏体),a为芯目(铁素体),收稿日期:2016-12-8P为珠光体,A1为共析点(723。(:),A3为aFeTYFe 同素异构转变点。从图1可以看出,Ac3为碳素钢和低合金钢封头 热成形时,在连续加热过程中,aFe全部转变为yFe , 得到全部奥氏体的临界点温度。Ar3为碳素钢和低合金钢封头热成形时,在连续 冷却过程中
2、,奥氏体开始转变的临界点温度。对于交货状态为正火热处理的碳钢和低合金钢封 头,热加工过程中,热成形的加热温度应控制在等于 或略高于正火温度范围。如果加热温度过高,如达到 1100C以上,虽然提高了生产效率,但因超过上限温 度或超时保温,造成材料过热,产生晶粒细化,对其 力学性能将产生不良影响。(强度降低,塑性、韧性变 差)。因此,热成形的终压温度应控制在Ar3以上,而 不应是钢的正火温度以上。如果热成形终压温度控制 在钢的正火温度以上,那么封头热成形的加热温度和 始压温度就会过高,稍有不当,就会造成钢材过热, 从而带来不良影响。对于碳素钢和低合金钢封头,在热成形的加热过 程中,如果控制加热温度
3、到正火温度范围或略高一点, 而热成形终止温度控制在Ar3以上,且不低于材料的 正火最低温度,然后空冷,这样封头的整个热加工过 程既满足热成形工艺的要求,又可将封头热成形的加 热和冷却过程视为正火处理过程。综合分析,碳素钢和低合金钢封头在热成形过程 中,是否需要重新热处理和带母材热处理试板,这应 由封头板材的原始供货状态和热成形温度范围的控制 所决定:(1)冷成形的封头,若满足GB 150.4-2011中8.1.1 的要求且变形率超过5%时,应进行恢复材料性能的 热处理,并制备母材热处理试板。若变形率不超过5% , 不需要制备母材热处理试板,只需要进行焊后消应力 处理121 ,焊后热处理温度由材
4、料的种类确定气(2 )正火状态使用的钢材(如Q345R正火板),如 能控制热成形的加热温度在正火温度范围或略高于正 火温度,且热成形的终止温度不低于材料的正火最低 温度时,可不重新进行正火处理。否则,需重新正火 处理,并制备母材热处理试板。(3 )正火+回火状态使用的钢材(如15CrMoR),在 热成形过程中如能控制热成形的加热温度满足上述对 正火钢材的要求,热加工后仅需做回火处理,并带母 材热处理试板。否则需重新进行正火+回火处理,并制 备母材热处理试板。对于母材热处理试板,最好在热成形后的封头上 截取。如封头热成形后开孔部位的孔板;封头端部切 边取下的边料等均可作为母材热处理试板,这样更能
5、 代表封头热成形过程的实际情况。3奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢封头冷成形时一般不需要进行热处 理,若满足GB 150.4-2011中8.1.1的要求且变形率超过 15%时,应进行恢复材料性能热处理,并制备母材热 处理试板。奥氏体不锈钢封头热成形时要考虑对奥氏体不锈钢 晶间腐蚀的影响。碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度 有很大的影响,奥氏体不锈钢在经450。到850C 141的 温度范围内时,会有高铭碳化物析出。当铭含量降至 耐腐蚀界限之下,此时存在晶界贫铭,会产生晶间腐 蚀,严重时能变成粉末。所以有晶间腐蚀倾向的奥氏 体不锈钢封头热压后应进行固溶热处理,此时应带母 材热处理试件。4复合钢板复合钢板封
6、头原材料一般由碳钢基层和不锈钢复 层组成。热成形的复合钢板封头,既要保证基层的力 学性能,又要保证复层的耐腐蚀能力。因此,复合钢 板制封头热成形时,加热温度既要高于复合层的敏化 温度(450。C),又不能过高地超过基层的正火 温度(900。到950C),一般将复合钢板封头的始压温 度定在920。C ,并严格控制终压温度,使之不 低于800C 151 ,并且严格控制成形过程中处于敏化温度 的时间。5总结对于不同牌号的碳钢和低合金钢,其临界点温度 A3、Ac3和Ar3等是不相同的;而对于同牌号的碳钢 和低合金钢,由于相应材料标准规定的化学成分是在 定范围之内,因而在化学成分上有所不同,存在差 异,
7、因此产生的A3、Ac3和Ar3等临界点温度也有所 不同,这应引起热冲压成形的封头制造企业的重视。 热成形过程中,是否需要重新热处理和带母材热处理 试板,这应由封头板材的原始供货状态和热成形温度 范围的控制所决定。对于奥氏体不锈钢和复合钢板封头,奥氏体不锈 钢在经45CTC到850。(2的温度范围内时,会有高铭碳化 物析出,影响其抗腐蚀性能,所以一般采用冷压,当 工艺上难于采用冷压或者技术上规定采用热压时,热 压后要根据具体情况是否要做固溶处理,再考虑是否 带母材热处理试件。参考文献1戴起勋.金属材料学M.北京学工业出版社,2011.压力容器XGB150-2011).压力容器焊接规程(NB/T4
8、7015-2011).4冯志猛.奥氏体不锈钢及其复合板热加工与敏化温度D.北 京:石油化工装备.2002.5尹承森.复合钢板封头的冲压成型D.北京:石油化工装备. 1998.作者邓云江苏省特种设备安全监督检验研究院江阴分院 江苏江阴邮编214400科技期刊应停止使用的一些单位公尺、公分、公升。英制单位。千克力(kgf)、吨力 (tf)、达因(dyn)、毫米贡柱(mmHg)、毫来水柱 (mmH/)、转每分(rpm)、卡(cal)、大卡(kcal)、度(电 能)、米制马力。科技期刊中常使用的一些单位长度m、cm、mm、nm、质量kg、t、压力、压强、应 力pa、力N、时间、S、min、h、dwk(星期、周)、 mo月a、电阻率Qm、频率Hz、功能量eV、keV、 J、功率瓦、W、kW、平方米米2、m2、摄氏温度 无、电压、电动势、电位(电势)V(鲁力编辑)
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