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27SiMn(化学成份(国标):C:0.24-0.32;Mn:1.1-1.4;Si:1.1-1.4;S:≤0.035:P:≤0.035)厚壁钢管(壁厚范围28mm~60m)被广泛用于煤矿液压支架大立柱缸体,有的缸筒长达2000m,其中一段长200m缸筒的外圆直径要从Φ380m增至Φ398m,常规工艺选择用中408m钢管加工,这种方法切削量太大,不仅造成材料的浪费,并且生产周期长。如果采用平常的堆焊方法,当堆焊层金属出现气孔、裂纹、夹渣等缺陷时,就会造成渗漏、密封件挂伤,严重时将出现堆焊层剥落现象,还会出现缸柱间互相窜液、立柱油缸液压力升不上去影响使用的情况。
本发明的目的在于提供一种加工质量和效率高的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法
为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法,它包括下述加工步骤:
将需堆焊部位粗加工至见金属光泽后,预热140-160℃,控制层间温度在150-200C,用80%Ar+20X00保护气体、采用SLD60焊丝分层堆焊至要求的厚度后,冷却至100℃,再整体加热至900-940℃,保温2小时后出炉淬水至室温:在整体装炉升温至540℃,保温4小时,冷却至室温即可。
所述SLD60焊丝的组分为C:0.05;Mn:1.29:Si:0.76:Mo:0.34:Ti 0.11;S:0.01;P:0.02:所述焊丝的直径为Φ1.6。
本发明的优点在于堆焊前预热,采用80%Ar+20%C0,保护气体,焊接材料用SLD-601.6,按照上述加工方法进行堆焊,焊后热处理,这样不仅工艺方法经济合理,堆焊层与母材之间的熔透质量高、堆焊层金属无气孔、裂纹、夹渣等缺陷,达到满足液压支架缸筒的设计强度及尺寸要求;由于液压支架的生产批量大,且每根缸筒的堆焊层厚达9m,采用本堆焊方法,不仅可以节约材料,又可以提高生产效率。
具体实施方式
本发明所述的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法,它包括下述加工步骤:
将需堆焊部位粗加工至见金属光泽,除去表面的油、垢等污物,预热150℃控制层间温度在150-200℃,用远红外测温仪监测温度;用80%Ar+20XC02保护气体、采用SLD-60中1.6焊丝,焊丝的重量组份分为:0.05:Mn:1.29:Si:0.76Mo:0.34:Ti:0.11;S:0.01;P:0.02:选用单枪环缝气体保护自动焊机(电流420A,电压40V,焊速600m/min),分层堆焊至要求的厚度后,冷却至100℃,再整体加热至900-940℃,保温2小时后出炉淬水至室温;在整体装炉升温至540
C,保温4小时随炉缓冷至300℃出炉,冷却至室温即可
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“6年时间建造一个核电站,3年时间在等待锻件。”10年前说起我国对核电建设中的关键锻件大口径厚壁无缝钢管无法自主生产的窘境,曾有许多业内人士无奈地发出这句感慨。
“自主制造万吨级重型设备已不是难事,我们的目标是中国“极端制造”领跑世界。”如今再谈及这一话题,清华大学机械工程系重型装备研究团队成员的眼里已满是自信的光芒。
从2009年内蒙古3.6万吨垂直挤压机挤出 根厚壁无缝钢管打破国外垄断,到2015年青海6.8万吨挤压和模锻双功能重型压机挤出世界 长度的无缝钢管实现国际领先,短短几年技术创新突破,我国自主生产电力用高端耐热无缝钢管替代进口并跻身国际市场的夙愿正在成为现实。
“联手清华大学5年攻坚克难,世界首台6.8万吨重型压机能够完成95%以上的航空模锻件的生产,首根碳钢无缝钢管长达12.8米,直径630毫米,壁厚110毫米。”近日发布这一消息的青海康泰锻铸机械有限责任公司备受瞩目,公司技术研发部部长安杰告诉记者,6.8万吨多功能压机是目前世界上惟一具备模锻和挤压两个功能的 吨位的压机,可挤压生产核电和高参数超超临界火电机组高合金、难变形、大口径厚壁新型管材,也可锻造出航空、航天工业等领域大型和特大型钛合金、高温合金、超高强度金属等难变形锻件。
为什么要自主研发大吨位重型压机生产厚壁无缝钢管?世界 长度意味着什么?项目主要负责人清华大学机械工程系重型装备研究所教授吴任东给出了答案。
大口径厚壁无缝钢管是60万千瓦以上超临界、超超临界火力发电项目必不可少的装备,其制造依赖于重型压机,然而重型压机的制造技术却长期被国外垄断,我国一度只能高价进口。作为装备大国、电力大国,只有打破这样的尴尬处境才能真正在国际领域占有一席之地。
不仅如此,制造万吨级重型设备标志着一个 的制造能力,涉及设计、制造、运输、安装等诸多技术难题,属于“极端制造”领域,成功虽极其不易,但没人不想抢占先机。对已经积累了深厚技术经验的中国来说,打破国外垄断只是阶段性成果,领先国际水平形成 优势并掌握市场定价权才能在竞争中立于不败之地。
“更重要的,在应用领域,更长、更厚的无缝钢管是今后产品发展的方向。”吴任东说,随着电站功率增大以及海上钻油深度不断增加,对厚壁钢管的口径要求越来越大,而高合金钢管普遍存在难以焊接的问题也对厚壁钢管的长度提出更高要求。“值得一提的是,经过论证,6.8万吨重型压机已具备挤压生产长度18米、外径1.5米的难变形合金大口径厚壁钢管,这远远超过了世界同类其他设备的水平。”
据了解,截至目前,6.8万吨重型压机项目已累计完成投资11亿元,完成了压机工艺主辅设备安装及调试。在2015年的四次试制过程中,6.8万吨压机均成功挤出长度超过14米的厚壁钢管,尤其是高合金、大口径钢管的调试成功验证了压机当初设计的挤压功能和各项技术数据已达到设计指标,也证明挤压功能已经满足生产要求。
作为完全自主研发的建设项目,企业的更多突破也丰富了“世界先进水平”的内涵。安杰介绍,在挤压工艺完成过程中,一线技术人员解决了压机镦粗、穿孔前的外表面除鳞问题以及压机挤管前的外圆及内孔的玻璃润滑问题,为成功挤出世界 长度钢管奠定了坚实的基础。
《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 冶金行业标准是十 2006 年 7 月山冶余工业信息研究 l 坑中国钢铁下业协会 〔 2006 ] 92 号文 《 关于转发 2006 年行标项日 i 十划的通知 》 下达,确定由内蒙古北方重工业集团有限公司负责标准起草的主要工作。 2006 年 7 月 26 日至 28 日在包头召开了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准工作组第 · 次工作会议,会卜成立标准编制 l :作组,讨论了标准编制工作进度 i } · 划及 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准编写大纲,确定了标准编制原则。 2006 年 9 月编制工作组完成了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准草案,且召开了第二次!:作会议,编制工作组认为本标准将正在研制的 4 种牌号的钢管管坯材料经验证后应纳入本标准的征求意见稿。
9 月至 12 月生产部门对 4 种牌号的钢管管坯材料经多炉次冶炼试制及扩容的验证,经理化检测满足使用性能要求。为此,将新研制 4 种牌号的钢管管坯材料纳入本标准的征求意见稿中。 2007 年 1 月初完成了 《 高温用锻造厚壁无缝钢管 》 标准征求意见稿讨论稿及编制说明。讨论稿在公司范围内组织有关专业工程技术人员进行了讨论,根据讨论意见再次进行了修改。在 2007 年 1 月底形成 l 卜式征求意见稿,发住相关单位及院所征求意见。 2007 年 4 月意见返回,反馈意见形成正式征求意见稿,发住相关单位及院所征求意见。
2 007 年 4 月意见返回,反馈意见中有 · 大部分意见都与新牌 GB / T5310 有关,为了与新牌 GB / T53 10 相协调,在新牌 GB / T53 10 审定,并形成报批稿后,根据 GB / T5310 (报批稿),结合各有关单位的反馈意见修改标准征求意见稿,形成现在讨论的审杳稿。
3 编制原则
3 . 1 本标准的技术指标应有一定的先进性及较强的科学性、适用性。 3 . 2 木标准的技术内容与同步正在修订的 GB5310 应协调 · 致。 3 . 3 标准的技术水平达到国内领先水平。化学成份中 S 、 P 含星应比国外同类先进标准控制更加严格。 3 . 1 木标准的编制应以 2006 年 3 月五大锅炉)‘联合市议通过的“高温用铸造厚峡无缝钢管”技术协议基础,补充完善,对新增技术内容进行验证考核。
确定探伤覆盖面
探头与标准试样确定后, 首先调整 探 伤 灵 敏度, 其次确定探伤钢管的覆盖率, 必须保证对钢管圆 周 110%的 全 扫 查, 才 能 对 批 量 的 钢 管 进 行 检测。 由于钢管壁厚较厚, 超声波在钢管内传播时衰减增大, 且锯齿形传播时的跨距较大, 导致钢管圆周方向的锯齿漏点面大。 为了保证超声波对钢管内缺陷 110%的扫查, 探伤时探头沿钢管圆周方向移
动的范围也应相应增大, 且要根据钢管外径的大小把整个圆周分为几个探测面。 根据经验一般至少要探 3 个圆周面, 从而保证整支钢管整个圆周上的纵向缺陷被全部探测到。 实际检测时, 每一次扫查前, 应在管端 1/3 圆周处做好标识, 每次扫查范围为钢管的 1/3 圆周, 且每次扫查应有 10%的覆盖面。
应用效果
在实际探伤 Ф121 mm×36 mm 规格 45MnCrMo钢钻铤管时, 纵向内壁缺陷废品率较高, 对其取样进行理化检验分析, 结果为夹杂缺陷超标, 证实了此探伤方法的有效性。 同时, 缺陷分析结果也为改进生产工艺提供了理论依据, 通过在生产中采取有效措施, 避免了批量废品的产生。 近内壁 B 粗类夹杂物放大 100 倍后的局部形貌。(1) 对于 t/D∧0.2 的超厚壁钢管, 采用变型横波斜射法能够很好地检测钢管中的纵向内壁缺陷。可用折射横波检测内壁的方法设计探头入射角, 但要清楚超声波在超厚壁钢管内的传播路径, 关键在于波形辨认, 以便对内外壁缺陷做出准确判断。
(2) 由于横波波束在钢管内传播时的锯齿漏点较大, 为了避免漏检, 探伤时应在整个圆周面上进行多次扫查。
(3) 实践证明, 采用变型横波斜射法检测超厚壁钢管纵向内壁缺陷的效果很好, 仪器调整方便,操作简单, 缺陷波重复性和稳定性好, 且无明显杂波影响, 能够满足现场探伤需要。
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