无缝钢管冷拔时,由于热轧管坯存在裂纹等缺陷或高精度冷拔管被制成油缸后,在使用过程中发生的断裂,几乎没有塑性变形发生,一般均为脆性断裂。脆性断裂是由多种原因引起的。如:晶界上有析出物时,不管其强度比基体强度强或弱,皆是产生裂纹的原因;晶界上夹杂物的偏析也是断裂的原因;另外,即使在远远小于屈服极限的交变载荷作用下,也会引起发生疲劳断裂现象。
一般来说,液压(气动)零件在设计时使用的力学性能指标,都是假定材料是均匀的、连续的、各向同性的,根据这种方法分析认为是安全的设计,有时也会发生意外断裂事故。研究发现,在高强度金属材料中发生的低应力脆性断裂的过程中,材料组织远非均匀的、各向同性的。组织中会有裂纹、还会有夹杂物、气孔等缺陷,这些缺陷均可以看成为材料中的裂纹。另外,脆性断裂还与构件的使用温度有关。人们通过研究发现当温度低于某一特定温度值时,材料将会转变为脆性状态,其冲击吸收功明显下降,这种现象称为冷脆,所以,设计时还要根据构件的工作温度来选取具有合适冷脆转变温度的材料。
作为锅炉用的钢管应具备:
(1)足够的持久强度;
(2)足够的塑性变形能力;
(3)最小的时效倾向和热脆性;
(4)高的抗氧化、耐煤灰、耐天然气高温下腐蚀、蒸汽和应力腐蚀性能;
(5)良好的组织稳定性以及良好的工艺性能。高压锅炉管的钢种有碳钢以及珠光体、铁素体和奥氏体型不锈耐热钢。为了提高火力发电机组的热效率、降低燃耗,世界各国均以发展大容量、高参数(高温、高压)火电机组(1000MW以上)为主。蒸汽压力提高到31.5~34.3MPa,过热蒸汽温度达595~650℃,向超高压临界压力发展,这样对高压锅炉管提出了更高的要求。为此开发了新的钢种,以满足高参数电站锅炉的需用。表1为常用的高压锅炉管的钢种;表2为高压锅炉管的新钢种。
高压锅炉管的生产工艺随钢种的不同各有差异。以珠光体型铬钼钒钢为例,锅炉管的生产工艺特点是:
(1)管坯应剥皮,剥皮量通常为5mm;
(2)由于钢质较硬,管坯多用氧气切割或锯切;
(3)由于铬钼钒钢的导热性比碳钢低,加热速度宜稍慢,加热温度为1120~1180℃,穿孔温度为1100~1160℃;(4)这类钢在1000~1100℃区间有良好的塑性和低的变形抗力,因而穿孔性能较好,变形参数可照中碳钢或合金钢(例如30CrMnSiA)选取;
执行标准:
GB3087 ——中国国家标准
GB5310 ——中国国家标准
ASME SA210 ——美国锅炉及压力容器规范
ASME SA213 ——美国锅炉及压力容器规范
DIN17175 ——联邦德国工业标准
用途:
用于低中压锅炉(工作压力一般不大于5.88Mpa,工作温度在450℃以下)的受热面管子;用于高压锅炉(工作压力一般在9.8Mpa以上,工作温度在450℃-650℃之间)的受热面管子、省煤器、过热器、再热器、石化工业用管等。
主要生产钢管牌号:
10、20、20G、20MnG、25MnG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB、10Cr9Mo1VNb、SA210A1、SA210C、SA213 T11、SA213 T12、SA213 T22、SA213 T23、SA213 T91、SA213 T92、ST45.8/Ⅲ、15Mo3、13CrMo44、10CrMo910等
化学成分同大口径
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Q345低合金管属低合金系列----低合金高强度结构钢(GB/T1591-1994)。
Q345A、B、C、D、E是此类钢的代表牌号,其中Q345A合金管、Q345B合金管级钢通常称16Mn,此种材质为最普通;
Q345低合金管表示方法:Q代表的是这种材质的屈服,后面的345,就是指这种材质的屈服值,在345左右。(类同于Q235的命名方法)并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。
低合金高强度结构钢除含有一定量硅或锰基本元素外,还含有其他适合我国资源情况的元素。如钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)、铝(Al)、钼(Mo)、氮(N)、和稀土(RE)等量元素。按化学成分和性能要求,其牌号由Q295A、B,Q345A、B、C、D、E,Q390A、B、C、D、E,Q420A、B、C、D、E,Q460C、D、E等钢级表示,其含义同碳素结构钢。
Q345低合金管同碳素结构钢比。具有强度高、综合性能好、使用寿命长、应用范围广、比较经济等优点。该钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等,被广泛用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。
Q345A,Q345B,Q345C,Q345D,Q345E。这是等级的区分,所代表的,主要是冲击的温度有所不同。
Q345A级,是不做冲击;Q345B级,是20度常温冲击;Q345C级,是0度冲击;Q345D级,是-20度冲击;Q345E级,是-40度冲击。在不同的冲击温度,冲击的数值也有所不同。
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