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紧固件是一种通用基础件,制造紧固件的材料主要有钢、不锈钢、钛合金和有色金属等。高强度钢板在紧固件中使用量多。高强度钢板的力学性能很大程度上取决于制造紧固件材料的质量。长期以来,由紧固件的失效和损坏引起事故的概率非常高,因此,用于制造紧固件的材料必须严格选择。在未来较长时间内,紧固件仍以钢铁材料为主。
选用紧固件材料必须依据 于2011年10月1日正式实施的《紧固件机械性能高强度钢板、螺钉和螺柱》GB/T3098.1—2010标准(简称新标准);注重紧固件材料机械性能方面,尤其是抗拉强度方面的要求;同时依据产品的服役环境和客户的具体要求,包括工况条件对材料的抗腐蚀性能方面的要求,工作温度对材料的耐热性能(高温强度、抗氧化性能)和低温冷脆性(低温冲击韧度)方面的要求。
(1)严格控制硫和磷质量分数。
新标准中8.8~12.9级的S和P质量分数不大于0.025%。现有的GB/T699和GB/T3077中的“优质钢”规定的S,P质量分数已不能满足新标准的要求,但GB/T3077中的“高级优质钢”和“特级优质钢”满足新标准的要求,GB/T699中“特级优质钢”可以满足新标准的要求。
(2)严格控制脱碳层。
脱碳层是影响紧固件质量和材料使用的重要指标。GB/T3098.1规定:螺纹全脱碳层的深度不得大于0.015mm,8.8和9.8级螺纹未脱碳层的高度为1/2牙高,10.9级为1/3牙高,12.9级为1/4牙高。
(3)严格控制非金属夹杂物。
非金属夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一,C类(硅酸盐)和D类(球状氧化物)夹杂物的影响更大。颗粒愈大愈易开裂,在距表面2mm以内的夹杂物不应大于0.15μm。对于高强度紧固件材料,要求硅酸盐夹杂物不大于0.5级,球状氧化物夹杂物不大于1级。材料控制主要缺陷:冷镦钢的锭型偏析,材料及退火过程中的表面脱碳,冷镦裂缝,调质中的淬火开裂和变形。
高强度钢板用钢材是碳素钢和为增加强度、淬透性而添加铬、钼、镍、锰等合金元素的合金钢,以及耐蚀为主的不锈钢等,此外,还有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼钢。20MnTiB,ML20MnTiB,10B21和10B23硼钢可制造9.8级、10.9级高强度高强度钢板。采用的热处理方法是:高温淬火、快速冷却以获得低碳马氏体,再进行中温回火,可以满足高强度钢板的服役条件。我国自主开发的钢种20MnTiB主要用于钢结构连接件,现主要用于10.9级车桥轮胎高强度钢板、螺母及差速器高强度钢板。但高强度钢板实物质量和新标准的要求还有一定的差距,需要进行成分调整。比如,新标准规定B 质量分数为0.003%,但20MnTiB钢的B 质量分数为0.0035%,超过标准规定。还有,20MnTiB钢的碳质量分数未达到0.22%以上,不能满足新标准提高淬硬性的要求。
低温管主要用于生产乙烯、丙烯、尿素、合成氨、复合化肥等的装置和医药工业中的洗涤、净化、脱硫、脱脂等工艺装备,以及深冷设备制造业、超低温冷库、输送超低温液化气体的管道及其管部件,如石油气深冷分离设备、空气分离设备等。低温管用材主要有奥氏体型和铁素体型两大类,晶体结构的差异决定了奥氏体型低温管在低温区间内没有脆性转变温度,一般不需验证其低温冲击韧性就可使用,但GB150-2011规定当使用温度不低于-196℃(低温区间)时,可免做冲击试验,当使用温度位于-196~-253℃(超低温区间)时需按设计文件规定执行。铁素体型低温管具有明显的低温脆性转变温度,有其适用的低温区间。尽管世界各国对低温钢的温度界限规定略有差异,如英国、德国/日本、中国、美国/俄罗斯定义的温度界限分别为0、-10、-20、-30℃,但是实际工业环境可低至-253℃(液氢)不止。
到目前为止,仅仅是以ASTMA333Gr.8和Gr.11钢管为代表的使用温度低至-196℃的铁素体型低温无缝管成功实现了商业化,出于考虑,各国对铁素体型低温管的生产和使用制定了专门的标准,如EN10216-4和GB/T18984。从用途上看,低温管主要有低温管道和低温热交换器管,相比于国标和欧标只制定单一标准来说,日本和美国针对用途分别制定了不同的标准,如针对低温管道的JISG3460和ASTMA333,以及针对低温换热器管的JISG3464和ASTMA334。国际上低温无缝管的生产和验收多采用美标,国内设计也多参照美标,因而按美标生产低温管是大势所趋,这不仅有利于适合国内采用美标设计需求,实现国产替代,更有利于产品直接出口走向国际市场。
现实中,随着石化大型成套装置国产化水平的持续提高,尤其是成套装置的陆续出口,均需国产化美标低温管或国标低温管纳入美标的支撑,尤其迫切需要拓展国际低温无缝管体系。我国钢铁装备和技术水平的不断提高也具备国产化美标低温管的基础,开展超标极限评估和非标适用性评价,不仅有利于证明国产化美标低温无缝管的优良品质,还可探索其极限使用温度和扩展用途。
近日,宝钢成功研发生产出了高强耐蚀复合花纹板。该产品具有外形美观、表面防滑等优点,首批产品应用在宝钢股份炼铁厂,受到好评。
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工矿企业人行通道、沟道采用普通花纹盖板,由于日晒雨淋、高温烘烤等原因,盖板锈蚀问题非常突出,企业需投入大量物力、人力进行定期防腐涂漆。目前市场上的不锈钢花纹板产品,虽然耐蚀,但其强度难以满足生产需要。
针对市场需求,宝钢中央研究院复合轧制团队发挥宝钢股份直属厂部复合轧制技术优势和梅钢轧制花纹板的技术优势,结合梅钢多年的花纹板生产、研发经验,根据奥氏体不锈钢特性和复合轧制技术特点,创造性地开发了复合花纹板的生产工艺,解决了复合轧制生产过程中的诸多技术问题,在梅钢1422产线一次性试制成功BHW01三层单面复合花纹卷。由不锈钢与高强钢复合的花纹钢板,在保证耐蚀性的同时,了花纹板的力学性能,兼具耐蚀、美观与优良力学特性。
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