对爆炸焊不锈钢复合钢板封头的热处理试验
摘要 : JB4733 — 1996 《压力容器用爆炸焊不锈钢复合钢板》 标准只规定了爆炸焊不锈钢复合钢板须经热处理后交货 , 通过力学性能、 金相试验分析 , 证明了爆炸焊不锈钢复合钢板正火后的各项性能均优于退火状态 , 因此 , 爆炸焊不锈钢复合钢板应经正火热处理。
关键词 : 爆炸焊 ; 复合钢板 ; 热处理 管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
1 前言管道切割机，相贯线切割机
文献 [ 1 ] 介绍了爆炸焊不锈钢复合钢板的爆炸焊的机理、 爆炸焊的优缺点和 “锯齿效应” 在RT 显示缺欠 / 缺陷的判定方法。由于爆炸焊使焊接区受到强烈的塑性变形 , 使金属的强度和硬度增高 , 而塑性降低 , 因此采用热处理消除这种硬化现象。有关标准[ 2 ] 的612 条规定 : “复合钢板须经热处理、 校平、剪切或切割后交货。 ” 但没有明确热处理的类型是退火还是正火。 管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
2 热处理概述管道切割机，相贯线切割机
所谓热处理工艺 , 是对金属材料或工件按一定工艺进行加热、 保温和冷却 , 以获得预期的组织结构与性能的工艺。热处理的种类很多 , 结合容器和封头的制造 , 在此着重介绍退火与正火。
2. 1 退火
退火是将金属材料或工件加热到临界点以上的适当温度 , 保温一段时间 , 然后随炉一起缓慢冷却以得到接近平衡状态组织。
退火的主要目的是降低硬度 , 细化晶粒 , 改善钢的成形和切削加工性能 ; 均匀钢的化学成分和组织 ;消除内应力。
常用的退火工艺方法有完全退火、 球化退火、 去应力退火等。 管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
2 .2 正火
正火是将金属材料或工件加热到临界点以上30 ～ 50 ℃ , 保温后将工件从炉中取出置于空气中冷却的工艺过程。
正火是压力容器用钢获得最佳综合力学性能的热处理方法 , 特别是细化晶粒 , 提高钢材韧性、 防止低温脆断等。从经济性方面考虑 , 由于正火比退火生产周期短 , 操作简便 , 工艺成本低。因此 , 对受压元件在满足钢的工艺性能和使用性能要求的前提下 , 应尽可能用正火代替退火。
3 对不锈钢复合板封头加工成形开裂后的研究管道切割机，相贯线切割机
由于封头加工深度比压力容器筒体大 , 钢板的缺陷容易暴露 , 所以对钢板质量的要求高 , 因此 , 选用EH2600 × (3 + 28) mm ,ASTM A321 + 16MnR 的复合板封头做试验和研究。管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
3 .1 力学性能复验结果 ( 见表1)
3 . 2 金相分析结果
(1) 不锈钢复合钢板原材料的金相分析经金相分析 , 观察到结合面呈波浪状 ( 即 “锯齿效应”) ,结合处存在缝隙及缩孔 , 并观察到近结合面处的基层上存在两条微裂纹 , 经低倍显微镜观察 , 结合面处的复层上存在较多条状黑色剪切线 ( 见照片1) ,经高倍显微镜观察 , 这些黑色剪切线实为聚集分布着的粒状碳化物 ( 见照片2 、3 )
(2) 复合钢板经 650 ℃ 退火后的金相分析经金相分析 , 观察到结合面呈波浪状 , 结合处存在缝隙及缩孔 , 经低倍显微镜观察 , 结合面处的复层上存在较多斜向条状黑色剪切线( 见照片4) ,经高倍显微镜观察 , 这些黑色剪切线实为聚集分布着的粒状碳化物 ( 见照片 5 ) 。基层的母材组织均为铁素体 + 珠光体 ( 见照片6) ;复层母材组织均为奥氏体+ 少量δ铁素体。管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
(3) 复合钢板经950 ℃ 正火后的金相分析经金相观察发现结合面呈波浪状 , 结合处存在缝隙及缩孔 , 但结合面处的复合层上无条状黑色剪切线 ( 见照片7) ,经高倍显微镜观察 , 复合层上为少量均匀分布着的粒状碳化物 ( 见照片8 ) 。基层的母材组织均为铁素体 + 珠光体 ( 见照片9) ;复层母材组织均为奥氏体 + 少量δ铁素体。
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(4) 从封头顶部 ( 变形量最小 ) 对焊缝取样的金相分析、 硬度测定及能谱分析经金相观察 , 基层焊缝存在显微夹杂物。对封头顶部焊缝取样做180 ° 弯曲 , 结果断裂。对封头顶部焊缝进行硬度检测的结果 ( 见表2 ) 。
对封头顶部过渡层焊接接头的能谱分析结果 :77 % 铁、14 % 铬、7 % 镍。即不锈钢铬、镍元素含量被稀释 , 已低于原材料 , 且HV10 平均值为377 , 从而导致弯曲断裂。
4 结论管道切割机，相贯线切割机
(1) 由上述力学性能试验可知 , 退火状态的延伸率为29%(不合格) 且屈强比高 ; 正火状态的延伸率为32%(合格) 。由此可见 , 正火状态的钢板性能优于退火状态。
从退火状态的金相分析可见 , 结合面边缘的母材存在黑色剪切线 , 这常成为受外载后的裂纹源。正火热处理后的复合板可消除这样的 “缺欠” , 由于这些粒状碳化物的存在 , 将使钢板的耐蚀性能下降。管道切割机,便携式切割机,便携式数控切割机,相贯线切割机,数控相贯线切割机
(2) 不锈钢复合钢板在拼焊后成形前必须进行热处理 , 以消除应力 , 防止开裂。
(3) 不锈钢复合钢板焊缝过渡层存在以下问题 :
焊缝过渡层硬度偏高 , 平均达377HV10 , 经能谱分析 , 过渡层中含14 % 铬、7 % 镍 , 已低于标准值 , 导致弯曲试验不合格。
(4) 不锈钢复合钢板退火热处理使不锈钢较长时间处于650 ℃敏化温度区 , 会使耐蚀性能降低 ;950 ℃ 左右正火可避免这种不利影响。
本文作者：姜清, 陆燕 , 陆亚伟 , 张晶, 郭明富 , 周广, 许士海, 邓建德
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