大型SA-106C成品鍋爐管的試制

孫雪翠 張志豪 顧松霞 蔣偉斌

(東北特殊鋼集團(tuán)北滿基地，黑龍江161041)

大口徑、厚壁SA-106C成品管的交貨尺寸為(?914+5/?710)mm×3 750 mm。此厚壁鍋爐管工作條件苛刻，要求SA-106C成品管具有良好的塑性和韌性，較低的時(shí)效敏感性；良好的焊接性能和冷彎性能；具有較高的室溫和中溫強(qiáng)度。為此我們進(jìn)行了成品管的試制及批量生產(chǎn)，54支成品管的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均達(dá)到了技術(shù)條件要求，質(zhì)量也很穩(wěn)定、合格率100%。

1 主要技術(shù)條件

1.1 化學(xué)成分及冶煉方法

冶煉工藝為電爐冶煉+真空精煉。

化學(xué)成分要求見表1。

1.2 力學(xué)性能

鍛件經(jīng)整體正回火后，縱向力學(xué)性能要求見表2。

1.3 低倍檢驗(yàn)

按GB226-1991標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢驗(yàn)酸浸低倍組織。在橫截面酸浸低倍試片上，不允許有目視可見的縮孔 、氣泡、裂紋、分層及白點(diǎn)； 其中心疏松、 一般疏松、 偏析按GB226-1991標(biāo)準(zhǔn)表4中特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼的規(guī)定執(zhí)行。

1.4 非金屬夾雜物

在鍛件的一端(相當(dāng)于帽口端)上取樣，按GB/T10561-2005進(jìn)行檢驗(yàn)，合格級(jí)別A≤2.5級(jí)、B≤2.5級(jí)、C≤2.5級(jí)、D≤2.5級(jí)。

1.5 超聲波探傷

表1 SA-106C成品管化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 The chemical composition of SA-106C finished boiler tubes (mass fraction, %)

表2 SA-106C成品管力學(xué)性能Table 2 The mechanical properties of SA-106C finished boiler tubes

按GB/T4162-2008 ，B級(jí)檢驗(yàn)驗(yàn)收(特殊要求單點(diǎn)當(dāng)量缺陷≤?3.2 mm，連續(xù)當(dāng)量缺陷≤?2 mm)。

2 生產(chǎn)試制

工藝流程：電爐冶煉→LF精煉→VD真空→澆注→鋼錠熱送→鋼錠加熱→鍛造→鍛后熱處理→取樣檢驗(yàn)→粗加→探傷→船檢→檢查、上交。

2.1 冶煉

2.1.1 電爐初煉

該鋼種屬于低碳、非調(diào)質(zhì)鋼，雖然化學(xué)成分較寬，但力學(xué)性能要求較嚴(yán)，為了滿足力學(xué)性能要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，制定了內(nèi)控化學(xué)成分，見表3。

在電爐冶煉過程中，對(duì)爐料進(jìn)行了嚴(yán)格要求和精心選擇，并嚴(yán)格控制了有害元素Pb、Sb、Bi、As的含量。每項(xiàng)元素要求小于0.01%，且避免使用渣子鋼及化學(xué)成分不清的返回鋼。出鋼后全程吹氬。

表3 SA-106C成品管內(nèi)控化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 3 The internally piloting mechanical properties of SA-106C finished boiler tubes (mass fraction, %)

2.2 LFV精煉

初煉爐出鋼嚴(yán)禁下渣，到精煉位坐包后加熱吹A(chǔ)r，流量不宜過大，以不裸露鋼液面為宜，到精煉位喂鋁線(100～150)m預(yù)脫氧，并分批加入Al粒，使渣變白，渣白后取樣全分析，根據(jù)結(jié)果將成分調(diào)到內(nèi)控要求，白渣下精煉時(shí)間≥20 min，溫度≥1 640℃時(shí)進(jìn)入真空位。

2.1.3 VD真空精煉逐級(jí)開啟真空泵，真空度達(dá)67 Pa保持時(shí)間≥15 min，此時(shí)Ar氣壓力以渣面略見裸露為宜。

2.2 鍛造

2.2.1 鋼錠加熱

鋼錠脫模后，在50 min內(nèi)熱送至鍛造分廠，入保溫坑30 h以上。裝入爐溫為500～570℃的待料爐中，待料8 h以上。鋼錠加熱曲線見圖1。

2.2.2 制作專用工具

制作?580 mm×6 m的擴(kuò)孔芯棒。

制作?600 mm×6 m的拔長(zhǎng)芯棒。

2.2.3 鍛造

用30 MN水壓機(jī)鍛造，鍛造精度±10 mm。鍛造余量30 mm，鍛比≥6。鍛造經(jīng)過下料、鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔、芯棒拔長(zhǎng)、芯棒擴(kuò)孔、成品等工序，毛坯成材率達(dá)到81%。

2.3 鍛后熱處理

鍛后熱處理為正回火。熱處理曲線見圖2。毛坯取低倍試片和力學(xué)性能試樣。力學(xué)性能檢驗(yàn)合格后，粗加工外圓再進(jìn)行超聲波探傷，粗加內(nèi)孔，達(dá)到圖紙要求。

3 檢驗(yàn)結(jié)果

3.1 經(jīng)檢驗(yàn)，SA-106C的力學(xué)性能全部合格，具體指標(biāo)見表4。

3.2 化學(xué)成分、低倍、夾雜和超聲波探傷檢驗(yàn)結(jié)果全部合格、完全滿足用戶技術(shù)條件的要求。

圖1 鋼錠加熱曲線Figure 1 Ingot heating curve

圖2 鍛件熱處理曲線Figure 2 The forging heat treatment curve

抗拉強(qiáng)度Rm/MPa屈服強(qiáng)度Re/MPa斷后延伸率A5(%)斷面收縮率Z(%)沖擊功Aku5/J冷彎590340613282/98/104無裂紋

4 結(jié)論

近1個(gè)半月的試生產(chǎn)，共計(jì)生產(chǎn)上交SA-106C成品管54支。各種檢驗(yàn)結(jié)果全部合格。在冶煉時(shí)嚴(yán)格控制成分及夾雜物；鍛造時(shí)制作專用的拔長(zhǎng)芯棒和擴(kuò)孔芯棒，保證有足夠的變形量，控制好最后一火的變形量及溫度；合理調(diào)整熱處理參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量完全能滿足技術(shù)條件要求。

[1] 束德林.金屬力學(xué)性能.北京：機(jī)械工作出版社,1999.10.

[2] 康大韜，等.大型鍛件材料及熱處理.北京:龍門書局，1998.

[3] 王健.金屬學(xué)與熱處理. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1980.