CN114317922A - 一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法 - Google Patents
一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法，该方法在钢板热循环工艺过程中采用高温成型空冷+回火+模拟焊后热处理，替代传统工艺高温成型+正火水冷+回火+模拟焊后热处理，取消了高温成型后的正火水冷工序；同时本发明的热循环工艺中各工序采用自然空冷，避免了传统工艺采用加速冷却方式导致工件变形，而采取的校正措施。通过设计合理的保温时间、冷却方式及利用高温成型替代模拟正火来保证钢板性能稳定，有利于降低钢板热处理及校正成本，具有良好的市场推广价值。
Description
技术领域
本发明属于中厚板热处理领域，具体涉及一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法。
背景技术
13MnNiMoR等同于德国的DIWA353，是一种可焊接性良好的细晶粒压力容器用钢，首先由德国开发制造，该钢可用于工作温度不高于400℃的锅炉锅筒、压力容器、管道及其他部件；目前制作汽包封头采用的是封头压制成型，往往导致热成型后的工件的力学性能遭到破坏，还需要对工件进行性能及形变的恢复工作，不仅增大热处理挽救成本，而且增加了生产周期。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法，该方法能避免热成型后的工件力学性能遭到破坏，能够有效简化13MnNiMoR汽包热循环工艺流程，并一次获得满足性能及形变的控制，降低汽包制作成本，降低生产周期。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法，在用13MnNiMoR钢板制作汽包储罐采用如下热循环工艺流程，具体为如下步骤：
1)材料加热：升温速度为400-450℃/h，保温温度为890-950℃，保温时间按1.2min/mm控制,保温结束后出炉进行成型。
2)封头成型：将受热软化的工件放在配对的模具件之间，采用机械压力进行成型。
3)成型后冷却：工件成型后放在空气中自然冷却至200℃以下。
4)回火：升温速度为400-450℃/h，保温温度为635-645℃，保温时间按2.0min/mm控制，保温结束，出炉空冷。
5)焊接：焊接前封头与筒体先进行预热焊接部位预热，预热至200℃左右，然后进行埋弧焊接。
6)焊后去应力：汽包整体进入箱式台车炉内，升温速度为250-300℃/h，保温温度为620-630℃，保温10h，保温结束，钢板出炉空冷。
本发明的有益效果是：传统的热成型后正火工序加热保温时间控制在2.0-2.4min/mm，此加热时间易产生奥氏体晶粒粗大，造成力学性能下降，本发明采用加热保温时间控制在1.2min/mm，既可保证加热过程温度在奥氏体范围内，同时又不至于奥氏体组织长大；同时以往的正火冷却的方式采用的是水冷，加剧了工件的内应力变形，增加了整形的时间及校正成本；本发明提供的13MnNiMoR汽包热循环工艺流程，省去了封头成型后正火过程，在封头成型后采用的是空冷方式，控制工件内应力，消除了封头变形，同时又相当于正火获得的组织效果；回火温度635-645℃比以往回火温度降低了20℃左右，回火过程晶粒恢复长大的几率变小，这是因为以往正火水冷造成的贝氏体组织较多，硬度与强度过高，延伸率降低,而正火空冷后此钢种得到为贝氏体+珠光体+铁素体,采用635-645℃中温回火可消除内部应力,并且远离晶粒恢复长大的区间,保证了力学性能强韧性稳定。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。
图1为本发明制得钢板在不同比例下的金相组织示意图。
具体实施方式
1)材料加热：首先对封头件放入箱式台车炉，台车炉的升温速度为400-450℃/h，当炉内温度达到890-950℃后开始计算保温时间，保温总时间按照工件厚度*1.2min/mm,保温总时间结束后快速出炉放置机械压力机进行热成型。
2)封头成型：将受热软化的工件放在配对的模具件之间，采用机械压力进行冲击成型,成型达到设计的压制要求后,利用装钢机对工件放置晾钢台架.
3)成型后冷却：工件在晾钢台架上空气中自然冷却至200℃以下后方可入回火。
4)回火：对工件放置台车炉进行回火处理，回火过程升温速度为400-450℃/h，当台车炉内温度达到635-645℃后，开始计算保温时间，保温总时间为工件厚度*2.0min/mm，保温结束后，工件出炉在空冷中静止冷却。
5)焊接：焊接前封头与筒体先进行预热焊接部位预热，预热至200℃左右，然后进行埋弧焊接。
6)焊后去应力：汽包整体进入箱式台车炉内，升温速度为250-300℃/h，保温温度为620-630℃，保温总时间10h，保温结束，钢板工件出炉空冷。
对实例获得的部分批次钢板工件进行力学性能测试，按照GB/T 228、GB/T 229金属标准材料试验方法制备检测性能如表1所示。
实验结果表明，该方法生产汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定，热循环后具有很好的综合力学性能，强度高、韧性好，完全能够满足汽包用钢热成型后的要求，适合大批量生产。
按照GB/T 4338金属标准材料室温拉伸试验方法制备拉伸试样，分别进行了370℃高温拉伸，结果见表2所示。
实验结果表明，该该方法生产的钢板在试验温度370℃高温条件下的屈服强度及抗拉强富余量较大。
对实例获得的钢板进行金相组织分析，如附图1所示。
钢板工件经热循环后晶粒细小，晶粒度9.0级，钢板组织均匀，组织以铁素体+珠光体+贝氏体为主。
表1 13MnNiMoR力学性能试验结果
表2 13MnNiMoR高温拉伸强度试验
由上述实例可见：本方法所得汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定，工件形变率低，达到了预期效果。汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法适用于封头制造厂批量大规模生产，简化后的工艺方法不仅能降低生产成本，还可以提高生产制造周期。
以上实施例仅有说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行详细说明,本领域的技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖本发明的权利要求范围内。
Claims (1)
1.一种汽包板13MnNiMoR热循环过程保证力学性能稳定的控制方法，其特征在于，用此钢板制作汽包储罐采用如下热循环工艺流程，具体为如下步骤：
1)材料加热：升温速度为400-450℃/h，保温温度为890-950℃，保温时间按1.2min/mm控制,保温结束后出炉进行成型；
2)封头成型：将受热软化的工件放在配对的模具件之间，采用机械压力进行成型；
3)成型后冷却：工件成型后放在空气中自然冷却至200℃以下；
4)回火：升温速度为400-450℃/h，保温温度为635-645℃，保温时间按2.0min/mm控制，保温结束，出炉空冷；
5)焊接：焊接前封头与筒体先进行预热焊接部位预热，预热至200℃左右，然后进行埋弧焊接；
6)焊后去应力：汽包整体进入箱式台车炉内，升温速度为250-300℃/h，保温温度为620-630℃，保温10h，保温结束，钢板出炉空冷。
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