封頭

                                    冷成形封頭熱處理的那些事!

                                    2021-05-08 11:49:31

                                      鋼材因冷作硬化會使其強度升高,塑性、韌性下降,或組織變化,耐腐蝕性能降低,因此,冷成形的受壓元件于成形后進行熱處理的目的,就在于恢復因冷作硬化而損失的某些性能;

                                      GB 150—1998用相對變形量作為判斷冷成形或溫成形的圓筒是否需要進行恢復性能熱處理的依據。

                                      封頭成形過程中的變形量遠大于圓筒體,受鋼材的冶煉、軋制技術水平及冷成形封頭質量不夠穩定所限,GB 150—1998無法采用相對變形量這一簡便的辦法來判斷是否需進行熱處理,而美、日等國標準用材料的纖維伸長率作為衡量的指標。

                                      GB 150—1998規定:冷成形封頭應進行熱處理,當制造單位確保冷成形后的材料性能符合設計、使用要求時,不受此限?,F將原因說明如下:

                                      根據國外主要封頭生產廠家的經驗,當冷成形封頭采用纖維伸長率來判斷是否應進行熱處理時,需對鋼材的純凈度(S、P等有害雜質的含量)及性能提出某些必要的附加要求,而這些附加要求受國內冶金裝備及技術水平所限尚難完全滿足。

                                      國產冷成形封頭如不進行熱處理質量不夠穩定,使用時、耐壓試驗時,甚至成形過程中均有事故發生,采用纖維伸長率作為判斷指標的條件尚未成熟,從安全角度考慮GB 150—1998做了上述規定。

                                      從20世紀60年代始,我國已有壓力容器專用鋼標準,但受各種條件所限,如冶煉方法、軋制能力與水平等,鋼材標準的水平較低。

                                      有關部門,如行業委員會、承壓設備研究單位、鋼材研究企業、鋼材制造單位等一直在開展高純凈度封頭等“真正意義上”的壓力容器專用鋼的研制工作,所謂“不受此限”就是當時為今后的技術發展留有余地。

                                      由于奧氏體不銹鋼的韌性儲備較大,熱處理的溫度往往位于奧氏體不銹鋼的敏化區范圍,降低其耐晶間腐蝕性能,因此,GB 150—1998規定:冷成形的奧氏體不銹鋼封頭可不進行熱處理。

                                      所謂“可不進行熱處理”,其意為韌性儲備較大、相對的冷作硬化程度(亦即材料性能的損失程度)較低,以至于不影響材料的耐晶間腐蝕等性能。

                                      經過十幾年的發展,我國冶金裝備與技術水平得到了很大提高,可以嚴格限制碳素鋼和低合金鋼S、P等有害雜質的含量;

                                      碳素鋼、低合金鋼及不銹鋼等“真正意義上”的壓力容器專用鋼標準中的S、P等有害雜質的含量大幅降低,標準水平與某些發達國家標準相當;

                                      封頭專業化制造已經成熟,成形裝備、成形能力世界領先,冷成形封頭質量穩定。有鑒于此,GB/T 150.4參考ASME規范等,對冷成形的封頭、圓筒等受壓元件成形后是否需要恢復材料性能熱處理,依變形率(纖維伸長率)等作出了較為詳細的規定。

                                      封頭成形為雙向拉伸(見圖15.7.3-4),除變形量計算與筒節存在差別外,其恢復材料性能熱處理的條件及方法與圓筒相同。

                                      其變形率(%)公式為:75δ[1-(Rf/Ro)]/Rf(δ為板材厚度,即鋼材厚度,mm;Rf為成形后中面半徑,mm;Ro為成形前中面半徑(對于平板為∞),mm。

                                      封頭成形過程中的變形量遠大于圓筒體,這一點從二者的變形率公式中即可看出,

                                      如鋼材厚度、內徑相同的半球形封頭與圓形筒節,封頭變形率是筒節變形率的1.5倍,若是橢圓形封頭或碟形封頭,變形率計算時,Rf(成形后中面半徑)取變形最大區域之值,二者變形率的比值更大。

                                      變形率越大對材料性能的影響也越大,恢復性能熱處理的概率越高。

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