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      制造不銹鋼異徑管熱壓成形的工藝以及檢測標準

      來源: 上海希迪管件有限公司  日期:2020-01-04 11:03:29  點擊:3768  屬于:工藝技術
      不銹鋼異徑管有同心異徑管( Concentric Reducer),偏心異徑管( Eccentric Reducer)和異徑彎頭( Reducing El-bow)之分,其中后兩種不銹鋼異徑管均是非軸對稱結構管件,不得不采取一些獨特的制造工藝,總體上說,目前的制造工藝方法對不銹鋼異徑管的質量是有保證的。

      摘要總結有縫或無縫的同心異徑管、偏心異徑管和異徑彎頭的熱壓成形工藝方法,對38件不銹鋼異徑管的外形和壁厚幾何尺寸以及表面硬度進行檢測,還對偏心異徑管的強度性能進行取樣檢測。結果分析表明,不銹鋼異徑管壁厚均超厚;異徑價大小兩個端口的幾何尺寸較準確,但壁厚很不均勻,異徑彎頭壁厚較均勻;超聲測厚時,數值偏大,探頭分隔面一與管件軸線平行時的實測位與分隔面垂直于管件軸線的實911值相比略大一些,結果危險:不銹鋼異徑管口端的表面硬度比中間段的表面硬度平均低約35%;根據GB1172-74《黑色金屬硬度及強度換算值》中的經驗公式≈3.5378HB( MPa)將布氏硬度換算為抗拉強度時,結果明顯保守。

      1制造不銹鋼異徑管的工藝方法

          不銹鋼異徑管有同心異徑管( Concentric Reducer),偏心異徑管( Eccentric Reducer)和異徑彎頭( Reducing El-bow)之分,其中后兩種不銹鋼異徑管均是非軸對稱結構管件,不得不采取一些獨特的制造工藝,總體上說,目前的制造工藝方法對不銹鋼異徑管的質量是有保證的。

      1.1有縫管件的制造工藝方法

          口徑較大的同心異徑管和偏心異徑管均可山板料在卷板機上滾壓成形,這種不銹鋼異徑管只有一條徑向縱焊縫??趶捷^小的同心異徑管和偏心異徑管以及任何大小口徑的異徑彎頭,只能通過模具將板料壓制成半邊的形狀,再將兩個半邊組焊成一個整體管件,這種不銹鋼異徑管均有兩條徑向縱焊縫。并且偏心異徑管和異徑彎頭的兩個半邊都分別需要兩副模具。

          板料(滾)壓制成形不銹鋼異徑管時,一般采取冷壓。只有壓力機的能力受到限制時才采用熱壓,冷壓和熱壓的模具尺寸會略有差別。

      1.2無縫管件制造的工藝方法

          同心異徑管的制造工藝最簡單,用壁厚較厚的管作為毛坯,擴大一端口徑或者用等壁厚的管作為毛壞,縮小一端口徑均可。無論擴口或縮口,一般是用模具壓制。當前國內普遍采用偏心模具逐級壓制偏心異徑管,用這種工藝生產的三級以上的偏心異徑管,在小頭偏心端會產生嚴重缺口、內壁起瘤、壁厚不均勻及橢圓等現象。按斜截同心異徑管截頭所得結構代替偏心異徑管時,因為斜截面不是圓面而是橢圓面,就會存在端面與直管之間的錯邊、無法完全相接的問題。如果采用新的壓制工藝,即先用同心模具壓制出同心異徑管,再把壓好的同心異徑管放入偏心模具中壓制整型為所需要的偏心異徑管,則其內、外表面光滑,小頭平整,壁厚均勻,圓度合格,所用原材料較少。

          異徑彎頭則可在等徑彎頭的基礎上由模具逐級縮口而成。為便于縮口,在彎頭外拱上方便手工焊接的區域割去一片多余的彎頭壁,等縮口后再對焊該處割口,當然該焊縫必須經過嚴格的檢查。這樣,異徑彎頭就成為半段有焊縫的管件,但是壁厚較均勻。

          管毛坯壓制成形不銹鋼異徑管時,一般采用大口徑管熱壓收口成形,而不宜采用小口徑管冷壓擴口成形。

      2不銹鋼異徑管的產品檢測

          檢測對象見表1。偏心異徑管的幾何外形與標準略有偏差,某一偏心異徑管試樣表面應變測點方位如圖1和圖2所示,超聲波無損測厚和實物解剖后游標卡尺測厚兩種方法的結果比較如表2所示,其他數據見表3。偏心異徑管實測壁厚分布狀況如圖3所示。

          表2中偏心異徑管甸一格內有兩個壁厚值,上面的壁厚值和下面的壁厚值分別是超聲波測厚探頭收發聲波分隔面與彎頭軸線平行和垂直時測得的值,偏心異徑管兩種壁厚平均值的誤差為2.16%。對其他管件進行了同樣方法和內容的檢測,實測不銹鋼異徑管的橢圓度小于2%,異徑彎頭彎曲半徑誤差也較小。

          1)表面硬度。為了評價材料的強度及性能的均勻性,硬度測量是一種簡便易行的手段,測定時不破壞被測管件。測定方法參照《超高壓容器安全監察規程(試行)》第33條規定:“應在筒體外壁上均布劃出5個與筒體相垂直的環線,在每個環線上均布取4點做硬度檢查,硬度值應符合設計圖樣或標準的規定,環線間各點硬度最高值與最低值差應不大于40,同一環線上各點不大于20"。測試用硬度檢測儀,分別位于偏心斜面正中處的經線C及其相對圓周處的經線G上的測點,經線G的結果見圖4。其他管件的結果見表4。

          2)強度性能。根據GB1172-74《黑色金屬硬度及強度換算值》中的經驗公式≈3. 5378HB( MPa)將布氏硬度換算為抗拉強度。

      3不銹鋼異徑管的幾何尺寸分析

          大、小兩種規格的同心異徑管的壁厚分布趨勢完全一致。從大端端面到接近小端的截面,壁厚均是由薄到厚,而從過渡截面到小端端面,壁厚由浮到薄,這是因為小端的內孔在成形后經過了車削加工,去掉了部分壁厚。但是,小端端面的壁厚均比大端端面的壁厚要薄,與偏心異徑管的情況正好相反,這是制造工藝造成的。并且沿軸向截面壁厚變化時,各經線之間的變化有明顯的規律性,但也有一定的分散性。

      4強度性能分析

          大、小兩種規格的偏心異徑管的表面硬度分布趨勢大致相同,但并非完全一致,主要區別在小端的硬度上,小偏心異徑管小端的硬度較高,而大偏心異徑管小端的硬度有所回落。

          在表4中,試樣的抗拉強度分別比經驗公式的強度推算值高出6.1%和11%。由表5,試樣1的屈服強度和抗拉強度分別比制造)一投產前提高了9.0%和2.0%,試樣2的屈服強度和抗拉強度分別比制造)一投產前提高了26.4%和8.8%。

          管件制造過程中擠壓加工,幾何外形修復,產生冷作硬化,熱處理不均勻,實際管件各部位產生的塑性變形不同,雖然產品最后經過正火處理,其力學性能仍會表現為一定的各向異性,對應力分布產生一定的不利影響。有學者對彎頭和三通的研究表明,考慮到試驗數據的分散性,管件材料的各向異性并不明顯,屈服強度的變化不超過±5%。木文偏心異徑管的加工成形變形程度較三通大,因此,其管件屈服強度的變化可能會超過該值。

      5結論

          1)不銹鋼異徑管大、小兩個端口的幾何尺寸較準確,但是壁厚很不均勻。對于帶直段的不銹鋼異徑管,偏心異徑管小端端面的壁厚均比大端端面的壁厚要厚,而同心異徑管小端端面的壁厚均比大端端面的壁厚要薄,異徑彎頭壁厚較均勻。因此,檢測時,大、小兩個端口的幾何尺寸均要測最。

          2)所檢測的不銹鋼異徑管壁厚均超厚,建議使用前均進行全面的壁厚檢測記錄,為在線測厚判斷減薄星提供基礎,才能準確反映腐蝕速度,保證管線安全運行。

          3)超聲波測厚法較卡尺測厚法的結果稍大一些,由此而使結果偏于危險。測最壁厚時,探頭分隔面與管件軸線平行時的實測值與分隔面垂直于管件軸線的實測值相比略大,雖然不到0.5%,但是也同樣使結果偏于危險。

          4)不銹鋼異徑管的橢圓度小于2%,異徑彎頭彎曲半徑誤差也較小,可以忽略。

          5)不銹鋼異徑管兩端的表面硬度要比中間段的表面硬度平均低約35%。根據GB 1172-74中的經驗公式3.5378HB( MPa)推算為抗拉強度時,結果仍明顯保守6.1%。

          6)采用大口徑管毛坯熱壓收口成形的不銹鋼異徑管產品經最后正火處理后,屈服強度和抗拉強度均有顯著提高。

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