小口径钢管热弯后取消热处理的试验研究

摘 要：锅炉一级、二级过热器，工作温度540℃；工作压力9.2MPa，15CrMoG（Φ38×4.5）钢管经810℃中频加热进行弯管工艺，弯管后再经过680℃回火处理。对经810℃加热弯管、加热直管经680℃热处理及不经680℃热处理的力学性能、工艺性能、金相组织进行了对比试验，认为15CrMoG（Φ38×4.5）钢管加热810℃弯管，可不经过680℃热处理。

关键词：15CrMoG钢管；过热器；热弯取消热处理

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.23.127

0 前言

15CrMoG合金钢管是无缝钢管的一种，是珠光体组织的耐热钢，因为这种合金管中含Cr较多，在高温下具有较高的热强性和抗氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。锅炉一级、二级过热器，用15CrMoG（Φ38×4.5）钢管经加热810℃弯管后680℃回火处理。因为生产中任务紧、时间短，弯管经过热处理周期太长，且浪费大量能源，所以要求进行热弯后取消热处理试验。

1 进厂原材料的检验

首先要对进厂原材料15CrMoG（Φ38×4.5）钢管进行理化检验。

截取外观没有气孔、裂纹、砂眼和夹渣等物理缺陷50mm宽的15CrMoG钢管，在砂轮机上磨平，温度10～30℃之间（25±1℃最好），相对湿度

C 0.15 Si 0.28 Mn 0.53 P 0.020 S 0.007 Cr 0.91 Mo 0.46

在正确的位置切取样坯，加工试样时避免机加工使钢管表面产生硬化及过热。用WEW-600C微机屏显示液压万能试验机在室温下进行力学性能检验和工艺性能检验。

采用金属材料拉伸试验第一部分室温拉伸试验方法进行力学性能的检验：Rel 385MPa，Rm 555 MPa，A 29.0%。

在室温下进行压扁试验，第一步未见裂纹、裂口；第二步闭合压扁未出现目视可见的分层、白点、夹杂。

金相试样（如图1）在砂轮机上磨平倒角后，经过预磨和抛光，用4%的硝酸酒精腐蚀后，用XJG-05型金相显微镜进行金相检验。晶粒度的测定方法采用比较法进行，与标准评级图比较15CrMoG（Φ38×4.5）钢管的晶粒度在100倍下为9级；在显微镜下看到的由基本组成单元构成的聚合体即为显微组织，15CrMoG（Φ38×4.5）钢管的显微组织为F+B，无偏析，无裂纹、夹杂等缺陷，如图2。

2 试验

加热810℃，冷却后经680℃热处理及不经680℃热处理直管进行理化检验。

用WEW-600C微机屏显示液压万能试验机在室温10℃～35℃范围内进行力学性能检验和工艺性能检验，根据金属材料室温拉伸试验标准的要求，用0.0067S-1的应变速率进行抗拉试验，试样断裂后，有明显的缩颈；根据GB/T232金属材料弯曲试验方法，在室温10℃～35℃范围内，1mm/s的试验速率，用d=3a的弯心、180°的弯曲角度进行弯曲试验，试样弯曲后无目视可见的裂缝或裂口。

金相试样在砂轮机上磨平倒角后，经过预磨和抛光，无夹杂物、空隙等缺陷，用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在XJG-05型金相显微镜（100×）下进行金相检验。根据金属平均晶粒度的测定方法，采用与标准系类评级图相同的放大倍数，即100倍下，用比较法进行晶粒度的检验；根据金属显微组织检验方法，先在低倍100×下观察显微组织，再用高倍对某相或某些细节进行仔细观察，符合高压锅炉用无缝钢管标准中15CrMoG的显微组织；根据钢的脱碳层深度测定法，试样按金相法进行磨制抛光，但试样边缘不允许有倒角、卷边，用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在显微镜下观察并用目镜中的刻度尺测量，试验中的4个金相试样的脱碳层都为零，符合GB5310标准中脱碳层的要求。

试验结果如表1所示。

3 结果分析

根据GB5310-2008标准中的要求，把810℃加热，680℃回火与810℃加热不回火直管力学性能进行比较得出：不回火的抗拉强度高于回火的抗拉强度，断后伸长率则低于回火的断后伸长率，但是都在GB5310标准范围内，而且压扁试验都合格，金相检验基本一致，无明显差别。

弯曲部分不做抗拉试验，根据金属管压扁试验方法进行压扁试验，810℃加热后经680℃回火的试样与不经680℃回火的压扁试样均合格，无裂纹、裂口，金相检验基本一致。

经过直管、弯曲部分的试验，仅拉伸数据有所差别，但也在GB5310国家标准范围内，压扁、拉力性能良好，金相组织基本一致。

4 结论

进过对试验数据的分析比较及金相显微组织的观察研究，我们认为15CrMoG（Φ38×4.5）钢管经加热810℃加热弯曲后经过或不经过680℃回火处理，对钢管的各项性能指标及金相组织无影响。建议采用810℃热弯后自然冷却，不再金相680℃热处理工艺。这样既缩短了周期又节约了能源。

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