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合金元素在2520不锈钢管中与铁和碳这两个基本组元的作用,以及它们彼此之间相互作用,影响不锈钢管中各组成相、组织和结构,促使其发生有利的变化,可提高和改善不锈钢管的综合机械性能;能显著提高和改善钢的工艺性能,如淬透性、回火稳定性、被切削性等;还可使钢获得一些特殊的物理化学性能,如耐热、不锈、耐腐蚀等。这些性能的改善和获得,一部分是加入合金元素的直接影响,而大部分则是合金元素影响钢的相变过程所引起的 (钢材进行热处理,对改善性能也是非常重要的措施),合金元素所起的作用,与其本身的原子结构、原子大小和晶体点阵等的差异有关。人们对合金元素在2520钢管中所起作用的认识是经过长期生产斗争和无数次科学实验,逐步地丰富和发展起来的,但这方面还很不够。不仅对多种元素在钢中的相互作用、相互制约的关系了解不够,就是对单一元素在钢中的作用的奥秘也并未完全掌握。我们这里所介绍的是很肤浅的,结论性的,不可能从各令方面详细解析。 总的说来,合金元素在退火状态下起着强化铁素体的作用,从而提高退火状态下不锈钢管的强度,它们对铁素体强化的程度由强到弱排列如下;P、Si、Ti、Mn、A1、Cu、Ni、W、Mo、V、Co、Cr。除镍外,它们都使延伸率和冲击值下降,而镍一方面显著提高强度,另一方面却始终使塑性和韧性保持高水平。
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不锈钢管道焊接过程现存的问题 焊接标准混乱 焊接标准不当是影响不锈钢管道焊接质量的因素之一,一些相关工作人员在焊接管道时不严格按照规定的标准进行,导致不锈钢金属管道出现严重的质量问题,给相关企业带来严重的经济损失。另外,在标准制定方面也存在一定的问题。标准制定需要一定的时间,需要对施工环境进行考察,保证施工标准的科学性和合理性,促进管道焊接工作可以有序和顺利的进行。 擅自加大焊接电流 在生产生活中,由于高电流能更快的焊接,这样会给对不锈钢焊接工程缺乏科学认知的焊接工作人员一种错误的认识,觉得好像更高的电流能节约焊接时间,提高工作效率,不锈钢焊接过程中,但这种不按相关焊接工艺标准施工,擅自加大焊机的工作电流的错误行为恰恰给不锈钢焊接工程的质量埋下了隐患。 焊缝外观 施工完成后还要对工程进行一定的检查,其中焊缝的外观检查是其中一项重要指标,因为焊缝的好坏将直接影响复层的抗腐蚀性和不锈钢管道强度,进而影响到不锈钢管道焊接施工的工程质量。所以在整个焊接工程完成后要对焊缝的外观进行检查,一些焊接人员主观判定焊缝外形越宽、越高,则表示其焊接的质量越好。其实则不然,有时也存在焊缝宽度、高度过大导致焊接缺陷的现象,这种缺陷是指焊接处的疲劳强度变低,结构的承受力变低,再加上应力的局部集中,非常容易对整个管道造成损伤,再者,焊缝过高过宽在一定程度上也是对焊接材料的浪费,还有可能造成工作效率低下,工期被延误的局面。
316LN不锈钢管的动态再结晶行为与晶粒细化 低层错能的金属材料在热塑性变形过程中,动态再结晶是其主要的软化机制。316LN不锈钢管为典型低层错能钢,在再结晶温度线以上可以发生动态再结晶。动态再结晶是以无畸变的晶核生成、长大形成再结晶晶粒代替含有高位错密度的形变晶粒的过程,在大量位错的同时可以达到细化晶粒的目的。图1a为1100℃时,316LN不锈钢管原始试样显微组织;图1b为1100℃、应变速率为0.01s-1时,316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的试样显微组织。 核电主管道锻造时应变速率可达0.01s-1量级。热力学模拟实验[6]得到了316LN不锈钢管发生完全动态再结晶的规律,即随着真实应变的增加,流动应力趋于稳态,其临界的真实应变值为稳态应变εs。根据实验结果,稳态应变εs和Z参数之间存在以下关系:εs=0.153Z0.044。其中,Z为Zener-Hollomon参数,即温度补偿应变速率因子。316LN不锈钢管发生动态再结晶后的晶粒尺寸dDRX与Z参数之间的关系为dDRX=6.108×106Z-0.392。根据以上公式,可以计算获得316LN不锈钢管在应变速率为0.01s-1条件下,各个温度的稳态应变εs以及晶粒尺寸dDRX,如表1中所示。 ASTM4级的晶粒大小大约为80μm,因此在锻造的过程中,如果能保证每个温度条件下,316LN不锈钢管的真实应变大于稳态应变,则锻造后的晶粒尺寸可以达到ASTM4级或更细。在锻造的过程中,锻件温度是逐渐降低的。本文通过热力学模拟实验[7],研究了316LN不锈钢管多道次变形条件下的动态再结晶行为。图2中为316LN不锈钢管在不同变形温度梯度、应变速率为0.01s-1条件下的双道次变形试样显微组织。其中:T1,T2,ε1和ε2分别为第1、2道次的变形温度和应变量。用截线法计算得到其晶粒尺寸分别为(a)50.5μm和(b)23.8μm,满足晶粒度要求。因此,在1050~1200℃的高温区,在锻造条件允许的情况下,增大316LN不锈钢管锻造时的变形量,有利于保证动态再结晶的充分发生和晶粒细化。
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