20G高压锅炉管采用的锅炉受压元件用钢,一般在39公斤以下的锅炉应用,为了在较高压力下使用,往往都把受热面管设计的很厚。为了减少热阻和节省钢材,保证较高或高压锅炉用钢的性,同时也为了降低用钢量,普遍采用的是16MnG。同时也有添加稀土、镁等金属和非金属材料的特殊钢材。这样会提高锅炉用钢的性能,减少钢材的耗量,同时也降低了热阻。
20G高压锅炉管抗拉强度标准
强度含义:强度指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力。
抗拉强度含义:金属试样拉伸时,在拉断前所承受的*大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度
Pb
σb=——
Fo
式中 Pb——试样拉断前的*大负荷(N)
Fo——试样原横截面积(mm )
20G高压锅炉管是锅炉管的一种,属于无缝钢管类别。制造方法与无缝管相同,但对制造钢管所用的钢种有严格的要求。20G高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件,管子在高温烟气和水蒸气的作用下,会发生氧化和腐蚀。要求钢管具有高的持久强度,高的抗氧化腐蚀性能,并有良好的组织稳定性。20G高压锅炉管主要用来制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管、主蒸汽管等。
20G高压锅炉管钢材的正火:正火是将高压锅炉管加热到临界温度以上,使钢全部转变为均匀的奥氏体,然后在空气中自然冷却的热处理方法。
它能过共析钢的网状渗碳体,对于亚共析钢正火可细化晶格, 20G高压锅炉管经过正火处理可以提高锅炉管的综合力学性能,对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。高压锅炉管正火温度是是930℃。
20G高压锅炉管热处理工艺的改进
随着淬火温度的升高,淬火硬度也有所提高,低于1200℃淬火时,回火时2次硬化现象不明显。若高于此温度淬火,碳化物溶解较多,奥氏体合金度增加,从而强化了马氏体,回火时由马氏体中析出较多的弥散碳化物,2次硬化才显示出来。
提高回火温度,以防止在模具使用过程中发生马氏体向屈氏体转变,以减小组织应力。由传统工艺1次回火,改为3次回火,以使淬火后,材料中低硬度的残余奥氏体较充分地转变为高硬度的2次马氏体,提高模具力学性能。 改进后的热处理工艺为::550℃装炉(箱式电阻炉加热,加热时模腔用“生铁屑+渗碳剂”保护,以防止模腔脱碳),保温40min;再升温至1150℃,保温120min,然后出炉油冷至室温。 回火3次,每次加热温度为660℃,保温90min(采用井式回火炉加热)。用该热处理工艺处理的模具使用寿命可达4500次,降低了模具费用,提高了生产效率。
20G高压锅炉管为Fe-25Ni-15Cr基高温合金,加入Mo、Ti、Al、V及量P,主要通过时效析出γ’-Ni3(Ti,Al)相进行强化,同时由于Cr的存在,具有良好的抗腐蚀性能。该合金在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度,并且具有较好的加工塑性及满意的焊接性能,因此常被用作航空紧固件等。
研究人员将20g高压锅炉管经线切割加工成Φ10mm的棒材,对试样进行编号,分别使用3种不同的热处理方法,研究时效及时效温度对优质高强20g高压锅炉管组织与力学性能的影响,以获得综合性能。
研究结果表明: 1.700℃时效能将固溶后的20g高压锅炉管的抗拉强度提高51%。达到853.7MPa,屈服强度提高了41%,达到485.6MPa,伸长率和断面收缩率有所下降,分别为23.3%和23.9%。这是由于在时效过程中析出了细小且弥散分布于基体的γ’-Ni3(Ti,Al)相起到了沉淀强化的作用。
2.将时效温度提高到718℃,γ’相析出数量增加,20g高压锅炉管的抗拉强度进一步提高,达到1055MPa和647.3MPa,伸长率和断面收缩率与700℃时效相比略有回升,达到24.7%和26.9%。因此,982℃固溶+718℃时效能使合金获得较好的综合力学性能。
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