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厚壁12CrlMoVG钢管力学性能不合格的工艺优化分析

厚壁12CrlMoVG钢管力学性能不合格的工艺优化分析

12CrlMoV钢是电站锅炉制造业用量最大的低合金耐热钢。该钢主要采用CrMo合金元素进行固溶强化.并加入一定量的V元素与C元素结合形成VC等碳化物进行弥散强化.其组织结构稳定且具有较高的持久强度:主要用于制作高压锅炉壁温~<580 oC的过热器管以及管温≤570 oC的集箱管、蒸汽导管和主蒸汽管等。研究发现该钢对热处理工艺较为敏感.尤其对奥氏体化后冷却速度的影响更为敏感。生产实践证明:厚壁12CrlMoVG钢管“正火+回火”处理后.经常出现冲击韧性值低、冲击值不均甚至不合格的现象,主要是受热处理冷却速度的影响所致。因此,厚壁12CrlMoVG钢管是否具有良好的组织、性能,其技术关键是保证热处理工艺质量。

由于12CrlMoV钢中含合金元素V,使热处理对组织结构及热强性的影响趋于复杂化,而且热处理过程中各个环节也相互制约,因此,给其热处理工艺的研究带来了一定的难度。在实际生产中发现:厚壁12CrlMoVG钢管的冲击韧性指标分散.稳定性较差(尤其是DIS较小时),其性能随热处理工艺波动的问题更加突出。如 219 mmx29 mm508 mmx20 mm194 mm~30 mm等规格钢管在正火后采用普通空冷(或风冷)的工艺处理时,其冲击指标高低不均,1组试样中冲击功值有的高达

200 J,有的仅几焦耳。但是对于壁厚大于40 mm的钢管,若按标准要求采用调质工艺处理后,其强度指标常常偏高。甚至超过标准规定的上限,且伸长率等塑性指标较低.钢管的综合性能较差。因此,掌握正火后的冷却速度与钢的组织结构和性能变化间的关系,有助于在实际热处理时将冷却速度控制在合理的范围内。从而获得良好的综合性能。这就要求对不同规格的钢管热处理工艺进行优化。

在实验室进行正火后采取不同的冷却速度得到不同组织性能的试验,结果表明:厚壁12CrlMoVG钢管具有良好的综合性能的最佳组织

是回火贝氏体(30%~40)和铁素体+珠光体(60%~STEEL PIPE Oct2008Vo137No570) 。因此,控制好正火后的钢管冷却速度.

是优化热处理工艺的关键,也是获得良好的组织以及优良的综合性能的保证。将理论分析与生产实际相结合,对不同规格的12CrlMoVG钢管制订了不同的正火冷却方式的热处理生产工艺:壁厚小于20 mm的钢管,正火后一般采取空冷的热处理工艺:壁厚大于30 mm的钢管,采用“水冷+空冷”的优化热处理工艺;壁厚2030 mm的钢管,根据外径/壁厚(os)的大小,选择风冷或“水冷+空冷”的正火工艺

在大生产中采用正火后“水冷+空冷”热处理工艺,主要是为了使钢管在750500℃获得较快的冷却速度。以得到具有良好综合性能的原始组织。在该温度范围内提高正火冷却速度,可使钢管金相组织中的铁素体晶粒度与粒状贝氏体团的尺寸明显变细小,粒状贝氏体中岛状物的亚结构亦明显细化。因此,在一定的温度范围内采用提高正火冷却速度的生产工艺后,钢管的冲击性能明显提高,在管壁各处的组织也较为均匀,而钢管的其他常温力学性能也较为理想。这种热处理工艺处理后的钢管金相组织一般为:铁素体+粒状贝氏体+珠光体,对于长期服役于高温、高压条件下的12CrlMoVG钢管来说,这是较为理想的一种金相组织

因此,针对厚壁12CrlMoVG钢管制定的“水冷+空冷”优化热处理工艺处理的钢管.均能得到优良的力学性能和理想的金相组织这种工艺是优良的。

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