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张力减径工艺是在前后布,的一系列轧辊机架中对荒管进行连续轧制的过程.也是钢管生产中的 一道热变形工序。在这一过程中.采用适当的孔型系列.使荒管外径得以连续减缩,同时凭借机架系列中轧辊转速比例的调节.可以取得预定的璧厚变化。张力减径工艺具有轧制速度高、产品规格范1 大等优点,目的已得到广泛应用。在张力减径过程中.钢管周向变形不均匀.导致钢管内表面由圆形变为多边形,在轧制中厚壁钢管时.该现象尤为严, " .。为了改善和钢管的内多边形缺陷.需要实时测张力减径过程中钢管各个部位的应力、应变及沮度等场盆,但在生产现场,侧 t 这些数据往往比较困难且费时费力.因此利用数值棋拟技术来掌握上述场 t 在张力减径过程中的变化是非常必要的。为了提高产品的壁厚精度.目前国内外许多学者已经利用有限元法针对钢管张力减径过程的壁厚变化规律进行了大证的研究工作,州.并取得了较大的进展。
导致钢管内表面由圆形变为多边形的因索主要有轧辊孔型、张力分布情况、荒管壁厚及轧制沮度等。本文采用革于 MSC . MARC 的有限元分析方法,建立了钢管张力减径过程的有限元热力藕合分析棋型.在其他参数相同的情况下.研究了不同壁厚钢管的张力减径过程.分析了钢管内多边形的形成机理.得到了荒管璧厚和张力系数对钢管内多边形程度的影响规律.可为提高产品的壁厚精度和形状精度提供理论指导。
l 设.主.价数及热力报合有限元板型的盆立
Ll 设备主要参数本文在建立张力减径有限元棋型时.设定的张力减径机组的机架个数为 20 .轧辊的名义直径设定为 345mm ,相邻机架间的距离为 320mm ,荒管的外圆直径为 180 帕 m .成品钢管直径为 79mm 。为了研究荒管璧厚及张力系数对钢管内多边形的影响规伸,在其他参数相同的悄况下.本文选取了 9 种不同壁厚的荒管及对应的张力系数进行有限元模拟.其具体数值如表 l 所示。
P91厚壁钢管经金相检验时出现混晶现象,导致钢管的高温性能降低.对钢管热处理工艺、坯料种类和热轧过程中组织变化进行分析,结果表明:P91锻坯和连铸坯的种类不同并不会导致组织差异;钢管热轧后出现明显的混晶组织,仅通过传统正火+回火热处理工艺不能得到 组织形态.将钢管的非平衡组织先转变为平衡组织,然后进行合理的热处理可有效优化组织均匀性;在同样的热轧工艺参数下,毛管中未出现混晶,而荒管中晶粒却发生了异常长大,则皮尔格轧制阶段为混晶的萌生阶段和改善组织均匀性的重要阶段.
P91耐热钢(10Cr9 Mol VNB)是目前世界上有良好的抗热应力疲劳失效性能和抗高温蠕变性
广泛使用的马氏体型耐热钢,是制造热电厂临界能,而钢管组织粗大、晶粒不均匀会使得钢管的以
机组中金属壁温度不超过600℃的过热器集箱、上性能大大减弱.
再热器集箱以及主蒸汽管道、再热蒸汽管道的首
在P1钢管生产过程中保温时间过长会引起
选材料.由于长期使用在高温环境中,需要具混晶2-.在正火冷却过程中,在原奥氏体晶界附
壁厚和张力系数对钢骨内多边形程度的影响规律
影响成品例管在张力减径过程中产生的内多边形程度的因素较多.们 · 般认为荒管壁厚和张力系数起主要作用。在其他囚水不变的情况下,钢管的变形会随着 It 壁厚的增加逐渐举现不均匀现象.钢管产生内多边形的现象趋十严或;而钢管变形不均匀的现象则会随着张力系效的增大而浮渐档千均匀。图 6 给出了不同壁厚的荒管在张力减径条件下,产生的不同周向壁厚方筹的对比。可以着出.成品钢管的周向壁厚方差随着荒管的峨厚增大早连渐减小的趋势。当荒骨壁厚为 IS . sn . n .和 16mm 时.相应的.其周向壁厚方差分布达到 1 . 04 和: ( ) 5 ,钢竹的内多边形程度较高。
1 壁厚增加到 I6 . smm , Ismm 时.成品钢管的周向壁厚方差比壁厚为 l3 . 5llII : ,和 I6mm 时减小 r 113 ;当荒管壁厚进一步增加到 22 川“.和 24mm 时,其周向璧厚方差在 0 . 14 附近,说明此时钢管壁厚分布 。经本文作者进一步研究发现.当荒管壁厚继续姗加时,成品钢管的壁厚并不继续减小.因此采用张力减径工艺生产该种战号的成品钢管时.荒竹的壁厚控制在 Zomm 心 4n , n ,之间为宜_ 3 结论 《 l )通过对厚壁钢管张力减径过程的效伯分知.分析获得 J -轧棍形状、轧棍不同截而的线速度以及炯管的滋度场是影响钢管壁厚不均的主要因素。 《 2 万皿过对不 l 司璧厚钢锌张力减径过程的有限元模拟,分析获得了荒管壁厚和张力系数时成形后钢管壁厚分布不均的影响规律。结果表明,当荒管壁厚为 22mm 和 24mm 时,成形成品钢竹的周向壁厚方效在 n . 14 左右.说明此时钢管壁厚分布 .成品竹内表面较圆-
厚壁管件在实际选用或使用时,首先必须遵循相应法规及规范内的各项规定,特别是输送极度或高度危害流体介质、易燃介质以及高气体等管道的场合。在这前提下,上要依据用途和使用条件(仄力、温度、流体介质)来确定管件的种类。下而主要列出了厚壁钢管相关的法规/规范,仅供参考。
l )特种设备监察法;
2 )特种设备检杳条例列;
3 )仄力管道管理与监察规定;
4 )特种设备质量监督与监察规定;
5 )特种设备设计/制造/安装监督管理规定(拟训 ) ;
6 )仄力管道技术监察规程(拟订) ;
7 )工业金属管道技术规范(拟订) ;
厚壁钢管质量维护与保养
厚壁钢管质量的关键要数壁厚的均匀度,厚壁钢管的壁厚得不到控制将直接影响钢管质鼠,和用途,厚毕钢管,大日径厚壁钢管 · 般用在齐种机械加工,厚壁零件加工,厚壁钢管的管壁的均匀将直接影响后期加工零件的质量,厚壁钢管的管壁得不到控制,是整体钢管的质量得不到严格把关。选择适宜的场地和库房保管厚壁钢管的场地或仓库,应选择在清洁干净、排水通畅的地方,远离产生有害气体。在场地卜要杂草及 · 切杂物,保持厚壁钢管十净。在仓库电不得与酸、碱、盐、水泥等对厚壁钢管有侵蚀性的材料堆放在一起。不同品种的厚壁钢管应分别堆放,防!卜混淆,防比接触腐蚀。大型型钢、钢轨、辱钢板、大日径厚壁钢管、锻件等可以露天堆放。中小型型钢、盘条、钢筋、中日径厚壁钢管、钢丝及钢妙绳等,可在通风良好的料棚内存放,但必须卜苦下垫。 · 些小型厚壁钢管、薄钢板、钢带、硅钢片、小日径或薄壁厚壁钢管、各种冷轧、冷拔厚壁钢管以及价格高、易腐蚀的金属制.异.,可存放入库。库房应根据地理条件选定, · 般采用普通封闭式库房,即有房顶有围墙、门窗严密,设有通风装置的库房。库房要求晴天注意通风,雨天注意关闭防潮,经常保持适宜的储存环境。合理堆码、先进先放堆码的原则要求是在码垛稳固、确保的条件下,做到按品种、规格码垛,不同:异.种的材料要分别码垛,防 l 卜混淆和相互腐蚀,禁!卜在垛位附近存放对厚壁钢管有腐蚀作用的物况,,原则.露天堆放的型钢,下而必须有木垫或条石,垛而略有倾斜,以利于仆水,并注意材料安放平直,防 lI :造成弯曲变形.堆垛高度,人工作业的不超过 l . Zm ,机械作业的不超过 l . sln ,垛宽不超过 2 . 5111 . 垛与垛之间应留有 · 定的通道,检杳道 · 般为 0 . sm ,出入通道视材料大小和运输机械而定, · 般为 1 . 5 ? 2 . Om .垛底垫高。
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