2.1材料成分分析

對(duì)爐號(hào)為 052480和 05301，鋼種為 ASME SA-210C（美標(biāo)）的鋼管進(jìn)行化學(xué)成分分析，其結(jié)果如表 1所示。

表 1 ASME SA-210C鋼管的化學(xué)成分 Tab.1 Chemical composition of ASME SA-210C steel tube

爐號(hào) C Si Mn P S Cu CrNiMo V

052480 0.21 0.26 0.83 0.010 0.004 0.03 0.03 0.03 0.006 0.10

053012 0.22 0.27 0.84 0.011 0.004 0.03 0.03 0.03 0.005 0.11

ASME _{≤ 0.35 ≥ 0.10} 0.29～ ≤≤ _{— — —— —}SA-210 1.06 0.035 0.035

2.2鋼管的常規(guī)力學(xué)、工藝性能檢驗(yàn)

對(duì)不同制備工藝的 SA210-C鋼管進(jìn)行縱向力學(xué)性能檢驗(yàn)和工藝性能檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表 2。從表 2可以看出，經(jīng)兩種不同制備工藝的鋼管常規(guī)力學(xué)、工藝性能均滿足 ASME SA-210標(biāo)準(zhǔn)要求，二者無(wú)明顯差別。

表 2 ASME SA210-C鋼管的力學(xué)性能 Tab.2 Mechanical properties of ASME SA-210C steel tube

2.3帶狀組織觀察試樣取于不同軋制工藝的鋼管 (爐號(hào)分別為 052480和 05301)和鋼管的不同部位。將鋼管縱向切片，制成金相試樣，沿著軋制方向磨光，拋光，硫酸酒精浸蝕，觀察帶狀組織，按照國(guó)標(biāo) GB13299-91進(jìn)行評(píng)定級(jí)別 ,之后選擇部分試樣進(jìn)行微觀組織拍照。圖 1-3為經(jīng)軋制工藝一，爐號(hào)為 082480的帶狀組織�？梢�(jiàn)，鐵素體、珠光體呈現(xiàn)帶狀分布，并且鋼管從外到內(nèi)帶狀組織依次加重。內(nèi)壁最嚴(yán)重，評(píng)定級(jí)別為 4級(jí)，外壁最輕，評(píng)定級(jí)別為 1級(jí)。圖 4為經(jīng)軋制工藝二，爐號(hào)為 053012的帶狀組織，其帶狀不明顯，內(nèi)壁帶

狀組織的評(píng)定級(jí)別為 1級(jí)，中部和外壁未發(fā)現(xiàn)有帶狀組織。經(jīng)兩種軋制工藝所產(chǎn)生的帶狀組織檢驗(yàn)結(jié)果如表 3所示。

圖 1鋼管外壁 F+P組織形貌 100×圖 2鋼管中部帶狀組織形貌 100× Fig.1 Microstructure of steel tube external Fig.2 Band structure of steel tube middle

圖 3鋼管內(nèi)部帶狀組織形貌 100×圖 4鋼管內(nèi)部帶狀組織形貌 100× Fig.3 Band structur of steel tube interior Fig.4 Band structure of steel tube interior

表 3 ASME SA210-C鋼管金相檢驗(yàn)結(jié)果 Tab.3 Metallographic examination result of ASME SA-210C steel tube

內(nèi) F+P 1.0 8.0 4

2.4帶狀組織消除工藝試驗(yàn)對(duì)經(jīng)兩種制備工藝生產(chǎn)的具有帶狀組織的鋼管進(jìn)行正火處理。正火溫度 910^oC，保溫 30

分鐘。正火處理后取樣做金相檢驗(yàn) ,結(jié)果見(jiàn)圖 5-6。從圖 5-6可以看出，經(jīng)正火處理后，帶狀組織消失，呈均勻細(xì)小的等軸晶。

圖 5鋼管外中內(nèi)部無(wú)帶狀組織 100×圖 6鋼管外中內(nèi)部無(wú)帶狀組織形 100× Fig.5 Microstructure of steel tube Fig.6 Microstructure of steel tube

1. 1通過(guò)以上不同軋制工藝生產(chǎn)的 SA-210C高壓鍋爐管帶狀組織分析可知 ,經(jīng)再加熱爐處理工藝生產(chǎn)的鋼管帶狀組織比旁通工藝生產(chǎn)的鋼管帶狀組織嚴(yán)重 ,在鋼管內(nèi)部前者比后者平均要高 2～3級(jí)。但按兩種工藝生產(chǎn)的鋼管的常規(guī)（縱向）性能無(wú)明顯差異。據(jù)資料研究 ^[5-7]，由于帶狀組織相鄰帶的顯微組織不用 ,它們的橫 /縱向機(jī)械性能有明顯差異 ,在外力作用下強(qiáng)弱帶之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而造成總體力學(xué)性能的降低，并且有明顯的各項(xiàng)異性。從表 3可以看出，兩種軋制工藝所制備的鋼管的力學(xué)、工藝性能雖滿足標(biāo)準(zhǔn)要求 ,但由于鋼管個(gè)別
2. 部位帶狀組織嚴(yán)重 ,造成該部位沖擊功已接近標(biāo)準(zhǔn)下限 ,在長(zhǎng)時(shí)使用環(huán)境中，帶狀組織易成為微裂紋源，造成爆管 ^[8]。
1. 2為了探求形成帶狀組織的真正原因，對(duì)經(jīng)再加熱爐處理的鋼管進(jìn)行恢復(fù)熱處理工藝試驗(yàn)，正火溫度 910℃，保溫 30分鐘后空冷。試驗(yàn)結(jié)果由圖 5、6可見(jiàn),帶狀組織完全消除，得到均勻細(xì)小的 F+P組織。通過(guò)試驗(yàn)證明正火可消除帶狀組織，說(shuō)明該帶狀組織是再加熱爐溫度設(shè)置不合理造成的，而不是因?yàn)榛瘜W(xué)成分偏析引起的。由于再加熱爐溫度設(shè)置不合理，張減使鋼管在兩相區(qū) (Ar1～Ar3)軋制，鐵素體沿著金屬流動(dòng)方向從奧氏體中呈帶狀析出，尚未分解的奧氏體被分割成帶狀，當(dāng)冷卻到 Ar1時(shí)，帶狀?yuàn)W氏體轉(zhuǎn)化為珠光體，這種組織可通過(guò)正火或退火的方法消除。
2. 4結(jié)論
1. 1兩種工藝生產(chǎn)的鋼管有嚴(yán)重的帶狀組織，是由于終軋溫度低于 Ar3，而又沒(méi)有進(jìn)行軋后熱處理造成的，可以通過(guò) 910^oC正火熱處理工藝消除帶狀組織。
2. 2嚴(yán)重帶狀組織的鋼管常溫力學(xué)性能呈明顯的各向異性，對(duì)具有帶狀組織的鋼管常規(guī)力學(xué)等檢驗(yàn)，結(jié)果仍符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，可以安全運(yùn)行，但仍需加強(qiáng)監(jiān)督管理。
3. 3為節(jié)約生產(chǎn)成本，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，可采取控軋技術(shù)，來(lái)抑制帶狀組織的產(chǎn)生 ,但要嚴(yán)格控制終軋溫度和冷卻速度 ^[9][10]，以代替正火處理。
4. 4為防止有異常組織鋼管出廠，避免造成不必要的事故，應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)，在產(chǎn)品制造工藝文件中明確顯微組織檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)條款。