45公斤級(jí)的強(qiáng)度鋼是在大口徑鋼管的基礎(chǔ)上加入適量的氮，使之與釩生成氮化釩(VN)，從而達(dá)到強(qiáng)化基體、細(xì)化晶粒的作用，同時(shí)也提高了厚鋼板的機(jī)械性能。氮的合金化是通過(guò)在爐內(nèi)或缸內(nèi)加入氮化錳鐵實(shí)現(xiàn)的。

    在大口徑厚壁鋼管中，碳，錳、硅限量遵守一般低合金鋼的規(guī)律。釩、鋁、氮是根據(jù)下述理由確定的：所含釩從0.0200和氮從0.008%起，鋼材強(qiáng)度和韌性會(huì)隨釩、氮含量的增加而提高，但氮含量大予0.025%會(huì)惡化鋼的表面質(zhì)量；釩除保證與氮充分化合外，尚有余量與碳化合，含釩過(guò)多也會(huì)降低塑性；加鋁會(huì)改善鋼的韌性，但過(guò)多也會(huì)產(chǎn)生大量氮化鋁( AIN)，因之，失掉氮化釩的強(qiáng)化作用，從而導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。冶標(biāo)(YB)13-69規(guī)定的15錳釩氮的化學(xué)成分及機(jī)械性能如表所示。

    大口徑厚壁鋼管的相變點(diǎn)見(jiàn)表6-2。

    縱軋的15錳釩氮厚鋼板（大于20毫米）綜合機(jī)械性能不佳，強(qiáng)度較高，屈服強(qiáng)度大于50公斤／毫米2，但塑性和韌性較低，故必須采用熱處理來(lái)提高鋼板的綜合性能。實(shí)踐表明，大口徑厚壁鋼管通過(guò)正火處理能改善其塑性，韌性。但正火后，強(qiáng)度有所下降。為使其保持一定的屈服強(qiáng)度，正火溫度一定要超過(guò)930℃，一般為970- 980℃。在輥底式爐加熱時(shí)間按2～2.5分／毫米計(jì)算。在必須做重正火處理時(shí)，則要提高正火溫度至1000℃以上。常化處理后大口徑厚壁鋼管機(jī)械性能見(jiàn)表6-3。根據(jù)鍋爐汽包及容器的制造特點(diǎn)，要求大口徑厚壁鋼管具有一定的中溫性能（見(jiàn)表6-4）。此鋼種基本滿(mǎn)足了制造中壓鍋爐及容器的要求。

    大口徑厚壁鋼管中雖然含氮量較多，但仍有較好的抗時(shí)效性能。經(jīng)正火處理的鋼板抗時(shí)效性能優(yōu)于熱軋鋼板，甚至在低溫下也具有較滿(mǎn)意的時(shí)效沖擊值，其時(shí)效性能見(jiàn)表6-5。

    第二節(jié)  大口徑厚壁鋼管的冷、熱加工工藝性能

    一、氣割性能

    用氧-乙炔焰切割是制造金屬結(jié)構(gòu)的重要工藝過(guò)程。氣割熱循環(huán)對(duì)大口徑厚壁鋼管硬化程度影響的試驗(yàn)結(jié)果列于表6—6。

    氣割邊裂紋試驗(yàn)結(jié)果列于表6-7。

    由表可見(jiàn)，15錳釩氮可以用氧一乙炔焰進(jìn)行切割，在鋼結(jié)構(gòu)制造中不需要刨邊，可以直接進(jìn)行焊接。二、氧一乙焰加熱性能

    火焰加熱對(duì)大口徑鋼管機(jī)械性能的影響如表6~8所示。加熱系沿著軋制方向，寬30毫米，試樣冷后沿橫向切取性能試樣。由表可見(jiàn)，火焰加熱對(duì)大口徑厚壁鋼管性能無(wú)不良影響，制造過(guò)程中可以采用火焰加工及矯正。

    三、其它

    某廠(chǎng)在用熱軋狀態(tài)的大口徑厚壁鋼管制造罐車(chē)時(shí)，對(duì)鋼材進(jìn)行剪切，滾圓、刨邊、熱壓等均無(wú)困難，但冷作時(shí)，對(duì)缺口敏感性較大。施工時(shí)應(yīng)予以注意。

    四、可焊性

    大口徑厚壁鋼管的強(qiáng)度較高，它的可焊性是大家比較關(guān)心的問(wèn)題。對(duì)鏹材焊后熱影響區(qū)的裂紋傾向及脆化傾向等方面進(jìn)行了試驗(yàn)。

    1。熱影響區(qū)的裂紋傾向

    用大口徑厚壁鋼管制造我國(guó)第一臺(tái)大型罐車(chē)時(shí)，用最高硬度法、鐵研式、C．T．S法及十字接頭抗裂試驗(yàn)等方法進(jìn)行了試驗(yàn)，所用焊條為結(jié)607。試驗(yàn)結(jié)果分別列予表6--9、8-10、6~n及5-12。

    以上幾種抗裂試驗(yàn)，無(wú)論是試件的表面或斷面均未發(fā)現(xiàn)裂紋，而且顯微硬度值一般較低。因此，可以認(rèn)為，大口徑厚壁鋼管焊后熱影響區(qū)硬化不嚴(yán)重，裂紋傾向較小。

    2．熱影響區(qū)的脆化傾向某些單位對(duì)l5錳釩氮鋼的熱影響區(qū)脆化傾向進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論是正火狀態(tài)或熱軋狀態(tài)的鋼板，由于焊接熱的影響，從熔合線(xiàn)到離熔合線(xiàn)0.5毫米區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了脆化現(xiàn)象，此區(qū)的特點(diǎn)，表現(xiàn)為硬度增高，晶粒長(zhǎng)大，沖擊值下降，形成了焊接接頭中的韌性薄弱帶。此區(qū)的低濕沖擊比母材低30～63%，其中尤以- 40℃沖擊值下降得更多，但以后又選一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要母材內(nèi)釩、氨保持一定的比例，  （釩、氮比大予或等于12—.i 3時(shí)），鋼材經(jīng)正火處理，焊后沒(méi)有脆化傾向，沖擊韌性也不下降（但熱軋狀態(tài)鋼板仍有脆化傾向）。因此，大口徑厚壁鋼管中、厚板應(yīng)以正火狀態(tài)使用。

    自動(dòng)焊時(shí)，不同焊接規(guī)范（即不同的焊接單位能）對(duì)熱影響區(qū)沖擊韌性的影響見(jiàn)表6-13。

    由表6-13可見(jiàn)，大口徑厚壁鋼管對(duì)焊接規(guī)范的適應(yīng)范圍較廠(chǎng)‘。熱影響區(qū)的沖擊值隨焊接單位能的增加而有所下降，即大口徑厚壁鋼管淬硬傾向不大。但需注意避免過(guò)熱，不宜采用過(guò)大的焊接規(guī)范。

    第三節(jié)  大口徑厚壁鋼管的焊接

    手工焊可選用結(jié)507焊條，焊縫金屬的化學(xué)成分及機(jī)械性能如表6-14所示。

    自動(dòng)焊和電渣焊焊絲采用H08MnMoA及HlOMn2MoVA，具體成分見(jiàn)附錄Ⅲ。焊縫金屬機(jī)械性能及化學(xué)成分列于表6~16。有的單位在焊薄板時(shí)用H10Mn2焊絲，焊縫的塑性和韌性稍低。大口徑厚壁鋼管用于制造鋼梁、桁梁、橋梁和動(dòng)載結(jié)構(gòu)時(shí)，要求

母材和焊接接頭有一定的疲勞強(qiáng)度。疲勞試驗(yàn)時(shí)，由于母材原始狀態(tài)、焊接質(zhì)量、加工質(zhì)量等的不同，往往有時(shí)數(shù)據(jù)很分散。某些單位對(duì)大口徑厚壁鋼管的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)分母材、對(duì)接自動(dòng)焊、十字形半自動(dòng)焊、T型手工焊和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接等五組。疲勞試驗(yàn)用鋼板為熱軋狀態(tài)，其性能與成分如表6-i5 F示。

    母材試件系將原15毫米厚的鋼板從兩面共刨去5毫米，而成厚度為10毫米的試件，其疲勞試件尺寸見(jiàn)圖6一1。

    對(duì)接焊試件，是采用將厚板從一側(cè)刨去5毫米，而后用直徑為4毫米的H08MnSiVTiA焊絲配合焊劑431采用自動(dòng)焊焊成，其對(duì)接自動(dòng)焊疲勞試件見(jiàn)圖6-2。焊縫表面用砂輪沿焊縫縱向磨平。

    十字形半自動(dòng)焊試件是采用H08A配合焊劑431焊接而成。其十字形半自動(dòng)焊試件見(jiàn)圖6~3。7{1型手工焊試件（圖6~4）是采用結(jié)427焊條焊成。

    圖6-5所示的高強(qiáng)度螺栓連接試件，是將15毫米厚的鋼板從一側(cè)刨去3毫米，制成厚度為12毫米的試件。刨過(guò)的板面，光潔度為V3，試件加工后進(jìn)行磨擦面噴砂，而后進(jìn)行噴鋅，疲勞試驗(yàn)結(jié)果列予表6-17。由試驗(yàn)結(jié)果看出，未經(jīng)正火的大口徑厚壁鋼管，其焊接接頭對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較大，用于重要結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量避免受力焊縫的出現(xiàn)。經(jīng)試驗(yàn)，正火后的大口徑厚壁鋼管的疲勞強(qiáng)度低于熱軋鋼板，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性有所改善。

    第四節(jié)  大口徑厚壁鋼管的產(chǎn)品應(yīng)用舉例

    大口徑厚壁鋼管目前已用于制造新式大型罐車(chē)、大直徑蓄力器、大直徑的貯氧球罐、大型沉降塔等產(chǎn)品、現(xiàn)以罐車(chē)為例簡(jiǎn)介如下：

    某廠(chǎng)的廣大工人和技術(shù)人員，遵照偉大領(lǐng)袖毛主席“自力更生”、“艱苦奮斗,的教導(dǎo)，用大口徑厚壁鋼管制造了我國(guó)第一臺(tái)大型罐車(chē)。它比用鍋爐鋼板節(jié)省了34%鋼材，自重系數(shù)減少為0.674,達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

    罐車(chē)焊接采用HlOMn2和HlOMnSi自動(dòng)焊絲，配合焊劑431,16毫米厚板不開(kāi)坡口。手工焊采用結(jié)607焊條。自動(dòng)焊和常溫下手工焊不預(yù)熱。當(dāng)?shù)陀?/span>10℃時(shí)，手工焊可適當(dāng)預(yù)熱（預(yù)熱溫度不大于50℃）。

    試制成的新產(chǎn)品，已在各種氣候條件下使用(最低達(dá)- 40℃)，安全運(yùn)行了二萬(wàn)五千多公里。

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