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开元棋牌app独家!日本制铁棒线材冷锻技术最新
来源:未知 发布时间:2019-10-06 16:47
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  生产率、材料成材率和加工精度良好的冷锻是生产由棒线材制成的汽车零部件必不可少的加工方法之一。日本制铁公司不仅研发新的钢种,而且研究零部件的加工技术。针对冷锻技术存在的问题,公司研究了低应力三轴度区域韧性破坏极限评价,开发了抑制中空部件正向挤压韧性断裂的方法,进行了磷酸盐皮膜的性能评价。

  从撬装设备板块上市公司数据来看,2012 年至2019年在建工程投资增速持续处于下行通道,并自2015 年三季度开始在建工程总额出现负增长(直至2018年四季度,连续10个季度负增长;虽2018 年一季度起由负转正,但总体来看依然处于历史低位);期间割嘴、筒灯、其它石材加工机械等行业在建工程占总资产的比例也不断下降;固定资产余额的同比增速自2013 年起整体回落,而从2017年起基本维持在较低水平。

  用于生产汽车零部件的棒线材成品出厂后,在用户处接受拉拔、退火、锻造、切削、表面硬化热处理等各种加工,制成发动机或动力传动系等的部件。这类部件的性能及生产成本不仅受到材料影响,•☆■▲还受到加工技术的很大影响。因此,为了实现汽车零部件的高强度化、高性能化、强化价格竞争力,需要从钢材和加工方法两个方面进行研究。在这种思想的指导下,日本制铁不仅对钢材,还对零部件生产加工技术研发进行了探索,开展从钢材到零部件生产加工技术整个流程的技术开发。

  锻造是以棒线材为原材料的汽车零部件生产必不可少的加工方法之一,其具有生产率高、材料成材率良好的优点。锻造可分为冷锻、温锻、热锻和半熔化锻造,在此,将多用于钢材加工的冷锻和热锻的特征整理于表1。冷锻具有加工精度高、锻造后表面状态好、可省略或简略切削及研磨等精加工等特点。因此,自从引进欧美的技术后,日本大量多种零部件经冷锻的方法成型,技术不断进步,到目前为止,冷锻已经用于齿轮、星形轮等高精度、形状复杂零部件的生产。

  王女士1996年毕业于上海建筑材料工业学院,2006年6月获复旦大学经济学硕士学位。●

  steel sheets and plates for shipbuilding造船钢板 造船钢板是指用造船专用结构钢生产的,用于制造远洋、沿海和内河航行的船舶的船体结构的薄钢板和厚钢板。 造船用结构钢包括碳素钢和低合金钢,钢号的末尾标有C(船)。 碳钢素有2C、3C、4C和5C,低合金钢有12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等钢种。厚度为2.5~50毫米。 CCSA中国船级社认证A板,CCSB中国船级社认证B板差100块以内。  造船钢板的规格和材质 商标可分为,国标,日标,美标,德标等  根据造船钢板材质可分为一般船板和高强度船板  一般船板有A,B,C,D,E级,高强度船板可分为AH32/36 ,EH32/36,DH32/36 。

  在日本制铁,为了从钢材层面解决冷锻的技术问题,开发了高延展性钢、软质钢、防止粗大晶粒钢等适合冷锻的钢材。并利用双动伺服冲压机等的试验装置和数值分析,开展了高附加值冷锻件的试制开发。本文将介绍日本制铁关于棒线材冷锻中的韧性破坏、中空部件加工和润滑等方面的研究情况。

  不实施材料加热而在室温下加工的冷锻易于在锻件表面或内部发生韧性破坏(裂纹)。当发生韧性破坏时,需要对诸如生产工艺和锻件形状等进行反复验证。因此,☆△◆▲■为了缩短工期、降低成本,需要建立高精度的韧性破坏预测技术。

  一般情况下,在冷锻的韧性破坏预测中,采用以Cockcroft & Latham公式及大矢根的公式为代表的韧性破坏条件公式。近年来,日本制铁研究了能更精密评价韧性破坏极限、采用应力三轴度-等效塑性应变平面中的韧性破坏极限的预测方法。应力三轴度是平均应力σm除以等效应力σeq的无量纲数,应力三轴度越高,韧性破坏的过程之一——空洞的长大就越得到促进。在应力三轴度0.6以上的区域,主要由拉伸模式导致从材料内部开始韧性破坏发展的情况下,伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限下降。

  而应力三轴度为0.0-0.6之间的区域,从材料表面开始韧性破坏发展的情况下,则有各种结果报告。具体而言,如韧性破坏极限不受应力三轴度的影响,而只由等效塑性应变决定;伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限提高;伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限降低等。因此,可以说,对于低应力三轴度的韧性破坏极限还没有充分理解。为此,在明确区别变形模式差异的基础上,调查了低应力三轴度区域的韧性破坏极限。变形模式差异有可能是造成这种情况的原因。

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  试验材料采用实施了球化退火的机械结构用碳素钢JIS S55C。试验片形状分别如图1和图2所示。▪️•★

  各试验片平行于轧制方向从试验材料上切下备用。试验条件如表2所示。环状切口拉伸试验(试验No.1-4)中,通过试验片的切口半径大小,改变韧性破坏起点——试验片中心(材料内部)的应力三轴度。环状切口扭转试验(试验No.5-9)中,不是单纯扭转,而是边施加压缩负荷边扭转来改变试验破坏起点——切口底部(材料表面)的应力三轴度。试验中的应力三轴度及等效塑性应变,通过采用有限元分析模型Marc Ver.2014的弹塑性分析计算。

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  各试验中,达到韧性破坏时破坏起点的应力三轴度和等效塑性应变如图3所示。在应力三轴度0.6以上的区域,由拉伸模式导致从材料内部开始韧性破坏的情况下,与以往的报告相同,伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限下降。

  本研究中关注的低应力三轴度区域,以剪切模式为主体导致从材料表面开始韧性破坏的情况下,同样是应力三轴度和等效塑性应变决定韧性破坏极限,伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限下降。另外还确认,剪切模式为主体和拉伸模式下的韧性破坏极限不同。

  张先生在企业管理、工程建设管理方面具有丰富经验。历任中国石油化工集团公司总经理助理、工程部主任,中国石油化工股份有限公司副总裁,炼化工程(集团)股份有限公司副董事长。2015年12月至2017年2月任武汉钢铁股份有限公司第七届董事会独立董事。2017年2月起任宝山钢铁股份有限公司独立董事。

  综上可知,在低应力三轴度区域,剪切模式为主体从材料表面开始韧性破坏时,与高应力三轴度区域同样,均为伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限下降。而由于变形模式不同,韧性破坏极限各不相同,因此,为进一步提高韧性破坏预测精度,重要的是与预测对象采用相同的变形模式评价韧性破坏极限。

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  为了实现轻量化,生产了大量部分或整体进行冷锻实现中空的汽车零部件。通过冷锻实现的中空,基本上都是采用正向挤压或反向挤压而在中心部成型圆孔的方法。这种情况下,如果孔深L与孔径D的比L/D超过4,出现压曲导致的折损的危险性很高,因此,L/D大的深孔长尺寸中空部件较难通过冷锻实现中空。目前,长尺寸中空部件通常采用枪孔钻切削实现中空,生产效率及材料成材率均偏低。因此,△▪️▲□△需要发展通过冷锻实现中空部件成型的技术并扩大此类部件的应用。

  2016年6月中旬到8月中旬,钢材库存下降22万吨,2017年这个时间段下降73万吨,2018年这个时间段下降47万吨,但是今年连续九周的库存增长,增长了160万吨。说明今年阶段性的过剩已经很明显了。最近库存是下降的,好在是下降,再不下降的话,市场可能就真的崩盘了,钢材价格有可能奔到3023元/吨。

  可通过减少冲头的表面压力的方法,抑制正向挤压或反向挤压的孔成型中冲头造成的压曲。实际生产中,已有带有辅助张力容器穿孔法实现了L/D为11的深孔成型的案例。日本制铁采用了与之不同的长尺寸中空部件的冷锻成型方法。具体而言,是将实心材料通过孔成型实现中空化,再将得到的中空部件通过正向挤压减径·拉长的方法。然而,本方法在中空部件正向挤压时容易发生内径表面的韧性破坏(以下称为内径表面裂纹),仅依靠调整模具角度或面缩率可能不能完全控制裂纹。因此,考虑了新的内径表面裂纹抑制方法,并经过试验,确认了其效果。

  试验材料采用实施了球化退火的机械结构用碳素钢JIS S43C。正向挤压前后的锻造件形状如图4所示。将剪切裁断的圆棒从两端面进行孔成型,其后冲孔加工成中空部件(图4(a)),通过正向挤压成型为形状各异的3种带阶梯的中空部件(图4(b)-图(d))。图4(b)为用传统方法成型的带阶梯中空部件,外径减径时,在起因于外径部分与内径部分的材料流动速度差的拉伸应力作用下,◆◁•内径表面发生塑性变形。因此,每当外径减径时,□▼◁▼内径表面裂纹的危险性被大大提高。

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  (二)钢材价格低位运行。2013年1-6月,国内钢材市场整体表现低迷。随着粗钢产能大幅释放,市场供需陷入失衡状态,钢材价格步入下降通道,已弱势下跌4个多月。截止2013年7月26日,钢材价格指数降到100.48点,低于年初6.6点。钢铁工业协会重点统计的八个钢材品种价格比年初均有不同程度的下降,平均跌幅5.7%。分品种来看,占我国钢材产量比重较大的建筑用线材、螺纹钢价格跌幅分别达4.9%和6.7%,中厚板和热轧卷板价格跌幅分别达5.7%和9.7%。

  因此,为了减少导致拉伸应力发生的外径部分与内径部分的材料流动速度差,考虑了在外径减径的同时扩大内径,○▲抑制内径表面裂纹的新方案。图4(c)为在第2次外径减径中应用了新方案的带阶梯中空部件,调查了内径表面裂纹控制效果的有无和扩径角度对该效果的影响。图4(d)为为最大限度抑制内径表面裂纹而应用了2次新方案的带阶梯中空部件。

  试验结果如图5所示。采用传统的方法(图5(a)),发生了肉眼可见的内径表面裂纹。而在第2次外径减径中采用新方案时(图5(b)),裂纹程度变小且裂纹发生率降低,确认通过新方案可抑制内径表面裂纹。同时还确认,扩径角度越大,抑制裂纹效果越好。通过2次应用新方案,成功地完全抑制了内径表面裂纹(图5(d))。

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  综上所述,研究出抑制中空部件正向挤压中内径表面裂纹的新方案,并对效果进行了实际验证。通过应用该方案,能对具有L/D高于传统的深孔的长尺寸中空部件进行冷锻成型。

  对于冷锻采用的润滑剂,要求即使在加工发热及摩擦生热导致的温度急剧上升、显著的表面积增大、◇•■★▼高表面压力等苛刻条件下,仍能防止材料-模具间的粘连、降低摩擦系数。为此,在冷锻中,大量使用耐黏连性能良好的磷酸盐皮膜配合肥皂系润滑降低了摩擦系数的磷酸盐肥皂皮膜。

  磷酸盐肥皂皮膜的润滑性会受到多种因素的影响,如皮膜重量对耐黏连性的影响;温度、表面积扩大对摩擦系数的影响等。日本制铁也考虑了独有的耐黏连性评价方法,对磷酸盐肥皂皮膜的性能实施评价。然而对包括模具粗糙度等在内的各种因素影响进行体系性评价的例子较少。因此,改变皮膜厚度、模具粗糙度、界面温度、接触面压力、滑动速度,探讨了各自对摩擦系数及耐黏连性的影响。

  锅炉钢板主要是指用来制造过热器、主蒸汽管和锅炉火室受热面用的热轧中厚板材料,主要材质有优质结构钢及低合金耐热钢,常用的锅炉钢有平炉冶炼的低碳镇静钢或电炉冶炼的低碳钢,含碳量Wc在0.16%-0.26%范围内。由于锅炉钢板处于中温(350C以下)高压状态下工作,除承受较高压力外,还受到冲击,疲劳载荷及水和气的腐蚀,对锅炉钢的性能要求主要是有良好的焊接及冷弯性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化等。  锅炉及压力容器用板主要钢号及执行标准  (1)锅炉板主要钢号有:20g、16Mng、15CrMoVg、19Mng、22Mng  (2)压力容器用板主要钢号有:20R、16MnR、15MnNbR、15MnVNR  (3)执行标准:GB713-1997、GB6654-1996  锅炉及压力容器用板的主要用途  锅炉钢板广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业,用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、油气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化瓶、水电站高压水管、水轮涡壳等设备及构件 锅炉钢板是锅炉制造中非常关键的材料之一。超临界火电机组锅炉的发展,对锅炉钢板的性能提出了更高的要求。锅炉新材料的应用是由材料标准作为载体而实施的。对比分析我国标准与美国ASME 材料标准之间存在的差距,制定适合我国火电机组发展的先进的锅炉钢板标准,应是发展方向。关键词: 锅炉钢板;性能;标准;ASME; 超临界中图分类号: TG335. 5 文献标识码:B 文章编号: 1003 -0514(2005)04 -0037 -05  The comparison and development of the standard of Chinese and American boiler plate  ZHANG Xian( Babcock & Wilcox Beijing Company , Beijing 100001 , China )HUANG Ying( China Metallurgical Information & Standardization Research Institute , Beijing 100730 , China ) Abstract : Boiler plate is the important material of making boiler. The development of boiler of supercritical thermal power generator makes the claim for the capability of boiler plate. The application of the new material takes effect on the basis of material standard as a carrier. Compare and analyse the differences between Chinese and American ASME materials and de2 velop the boiler plate standard fit for our thermal power generator networks.  Key words : boilerplate; capability; standard;ASME; supercritical  0 前言临界火电技术的最现实的途径,但是只有充分了解掌 近年来火电机组向大型化、高参数化发展的趋势握国际上那些技术成熟的新材料,并将其纳入我国电日益明显,超临界参数的火电机组已经在我国大量设站锅炉用钢标准,建立适合我国火电机组发展的先进计建造。作为火电机组三大主机之一的锅炉,对其所的锅炉用钢体系,促进新型锅炉用钢国产化,才是发使用钢的耐高温高压、耐腐蚀、性能稳定等方面提出展我国超临界火电机组的关键。了更高的要求。新型锅炉用钢的研制、开发与应用, 锅炉钢板是锅炉制造中非常关键的材料之一,主一直是火电机组发展所面临的重大课题,各国均投入要是指用来制造锅炉中的锅壳、锅筒、集箱端盖、支吊了大量的人力、物力从事相关的研究工作。架等重要部件用的热轧专用碳素钢和低合金耐热钢 我国火电机组锅炉用钢的开发,近几十年来几乎中厚钢板材料。锅炉钢板常常处于中、高温和高压状处于完全停滞状态。目前超临界火电机组,甚至包括态下工作,除承受较高温度和压力外,还受到冲击,疲部分亚临界机组锅炉中的许多关键材料完全依赖进劳载荷及水和气的腐蚀,工作条件较差。如果锅炉在口。新材料的开发和应用是锅炉制造取得技术进步使用过程中发生破坏性事故,将会造成严重的损失。的基础,新材料是由材料标准和技术条件作为载体而因此锅炉钢板必须具有良好的物理性能、力学性能和实施的。虽然从国外购买先进材料是现阶段发展超可加工性,并在材料标准的技术条款中给予严格的规 收稿日期:2005-06-20 作者简介:张显,高级工程师,1985 年毕业于合肥工业大学材料工程系,现工作于北京巴威公司工程部。 . 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.  定,以满足其使用中的安全。 美国机械工程师协会(ASME) 负责制订、颁布和实施的锅炉压力容器技术规范,它不仅是统一的美国国家标准, 同时也是国际公认的标准法规系统。ASME 规范第II 卷材料篇,主要引用了美国材料试验学会(ASTM) 的相应材料标准和材料试验标准。在ASME 规范中允许使用的材料一般来说必须按照第II 卷的材料标准供货。因此,只有认真研究ASME 材料标准,并与我国锅炉钢板标准进行对比与分析,找出之间的差距,才能建立适合我国超临界火电机组发展的完善的锅炉用钢板标准和标准体系。 1 常用锅炉钢板及性能要求 从材料上来分,锅炉钢板可分为专用碳素钢板和低合金耐热钢板两类。锅炉钢板所用的材料对化学成分,特别是对磷、硫等有害元素和铬、镍、铜等残余元素有严格的控制;冶炼时还应进行良好的脱氧和去除非金属夹杂物,以保证良好的塑性和韧性;组织结构要求均匀,晶粒度控制在一定范围内(通常希望晶粒度在3~7 级之间);对表面质量和内部缺陷也有严格的要求;此外常温和高温力学性能必须保证。 根据工作条件不同,锅炉钢板又可分为制造室温及中温承压部件钢板和制造高温承压部件钢板两大类。 室温及中温(蠕变温度以下) 用锅炉钢板,大多采用碳素钢,包括碳钢、碳锰钢、碳锰硅钢等,即GB713  -1997 锅炉用钢板中的20g 、22Mng 、16Mng 、19Mng 钢,以及美国ASME SA -515ΠSA -515M 中高温压力容器用碳钢板、SA-299ΠSA -299M 压力容器用碳锰硅钢板等。主要用于制造锅炉的锅筒、中温以下集箱端盖等承压部件。要求其应具有较高的室温强度;良好的冲击韧性和较低的缺口敏感性;由于锅筒等部件在加工时需要大量的冷变形,因此还要具有良好的时效韧性;另外还要具备良好的加工工艺性和焊接性能;以及良好的低倍组织等。 高温(蠕变温度以上) 用锅炉钢板,一般采用低合金耐热钢,常用有铬钼钢、铬钼钒钢、铬钼钨钢等。例如GB713 -1997 锅炉用钢板中的15CrMog 、12Cr1MoVg , 以及美国ASME SA -387ΠSA387 -M 压力容器用铬-钼合金钢板中的Gr22 、Gr91 和ASME SA -1017ΠSA1017 -M 压力容器用铬-钼-钨合金钢板中的Gr23 、Gr911 、Gr122 钢等。主要是用以制造高温集箱封头端盖、蒸汽管道堵板等高温承压部件。▼▲要求 其必须具有足够的高温持久强度和持久塑性;良好的高温组织稳定性;良好的高温抗氧化性(耐热性);以及良好的冷热加工工艺性(主要指冷弯变形和可焊接性) 等。 2 锅炉钢板标准对比分析 对锅炉制造行业来说,ASME 无疑是世界上最权威、最先进、最完善的建造规范。我国的锅炉行业在引进超临界火电机组锅炉的制造技术时,几乎无一例外的采用了美国机械工程师协会(ASME) 制订、颁布和实施的锅炉压力容器技术规范。 现阶段我国的锅炉钢板标准体系分为通用标准和产品标准两层,通用标准包括GBΠT247 钢板和钢带检验、包装、标志及质量证明书的一般规定和GBΠ T14977 热轧钢板表面质量的一般要求两个标准,产品标准仅GB713 锅炉用钢板1 个标准。另外我国还有一个压力容器钢板标准GB6654 压力容器用钢板, 但因为其与大型火电机组锅炉用钢板的要求相距甚远,因此不适合高压以上大型火电机组锅炉上使用。 美国ASME 规范第II 卷材料A 篇(铁基材料) 中, 有关锅炉和压力容器用钢板标准共约44 个,虽然在标准名称上都称作“压力容器用钢板”,但在每一个标准中的第一部分“适用范围”中,对本标准适用于锅炉还是压力容器,都做了明确的规定。所以适用于锅炉用钢板的标准大约有9 个,按体系也可以分为两层, 即通用标准1 个SA-20ΠSA-20M 压力容器用钢板通用要求和产品标准8 个SA-202ΠSA -202M 压力容器用铬锰硅合金钢板、SA-204ΠSA -204M 压力容器用钼合金钢板、SA-299ΠSA -299M 压力容器用碳锰硅钢板、SA-302ΠSA -302M 压力容器用锰钼和锰钼镍合金钢板、SA-387ΠSA -387M 压力容器用铬钼合金钢板、SA-515ΠSA -515M 中高温压力容器用碳钢板、SA-516ΠSA -516M 常低温压力容器用碳钢板、▼▼▽●▽●SA -1017ΠSA -1017M 压力容器用铬钼钨合金钢板。另外所有ASME 材料的物理性能、使用温度和许用应力等数据,都集中放在ASME 规范第II 卷D 篇材料性能当中,使用和查找十分便利。 通过对比ASME 锅炉钢板标准及体系可以看出, 我国锅炉钢板产品标准GB713 锅炉用钢板中,将不同品种和不同使用要求的锅炉钢板,以及锅炉钢板的一般性能和高温特殊性能等都放在一起表述,篇幅烦琐,对锅炉钢板的性能要求体现不够。ASME 锅炉钢板标准的制订是按材料加以区分的,每一类材料制订 第4 期中美锅炉钢板标准的对比及发展 一个标准。标准内容除了规定了这一类材料的基本性能外,对具体用途和注意事项,以及协议条款等,在标准中都有非常详细的规定,充分体现了对锅炉钢板的性能要求,技术性突出,贸易性明显。标准体系和内容非常清晰,让人一目了然。用户在选择和使用上也很方便。 因此,现阶段我国的锅炉钢板标准及体系应加大力度重新予以制修订,以适应先进的超临界锅炉技术的发展对锅炉钢板的要求。 3 锅炉钢板标准发展探讨 上世纪80~90 年代,我国电力制造行业成功地引进了亚临界参数锅炉技术。为适应亚临界压力以下锅炉对锅炉钢板的要求,由鞍山钢铁集团公司、冶金工业信息标准研究院等单位,对GB713 -86 锅炉用碳素钢和低合金钢钢板进行了重新修订。新修订并一直沿用至今的锅炉钢板标准为GB713 -1997 锅炉用钢板。在这个版本中,除了20g 和16Mng , 新增加了用于制造锅筒的19Mng (等同于德国标准19Mn6) 、22Mng (等同于美国标准SA299) 、13MnNiCrMoNbg (等同于德国标准BHW355) 等三个牌号,以及用于高温集箱端盖及支吊架等部件的15CrMog 、12Cr1MoVg 两个耐热钢牌号,其他内容也做了一定的修改。新修订的GB713 -1997 锅炉用钢板,不仅基本上满足了亚临界压力以下锅炉锅筒、集箱端盖及其支吊件的要求, 为我国电力事业的发展做出了突出贡献,而且还带动了我国钢铁行业的技术进步和产品质量的提高。 进入本世纪以来,随着世界上超临界参数火电机组的发展,我国也开始引进并大量设计制造超临界参数火电机组。超临界火电机组锅炉大多采用直流循环,螺旋炉膛,用汽水分离器替代了锅筒汽包,锅炉中集箱的温度和压力更高,更多的使用一些新型的、性能优异的耐热合金钢。由于对锅炉钢板的性能提出了新的要求,因此一直沿用的GB713 -1997 锅炉用钢板标准,其中的一些内容和技术指标,无论是与国外先进水平标准相比,还是与锅炉行业发展的相关要求相比,均存在着一定的差距,主要体现在下述几个方面:  3. 1 标准水平 锅炉钢板产品标准GB713 -1997 锅炉用钢板,采用国际先进标准力度远远不够,标准水平只达到了国际一般水平。由于锅炉钢板标准属于重要用途的产品标准,安全可靠性要求严格,制造技术难度高,而且产量比较大。随着我国钢铁行业的生产技术和产品质量的不断提高,锅炉钢板标准应继续采用国际先进标准,加强采标力度,不断提高标准水平。 由于我国锅炉钢板产品标准只有一个,因此可以按照ASME 规范第II 卷D 篇材料性能的模式,制订一份有关我国锅炉钢板材料力学性能和物理性能的通用标准,也可以将这些材料性能完全放在产品标准GB713 中,包括锅炉设计选材时必须用到的高温规定非比例延伸强度(Rp0. 2) 、高温持久强度等力学性能, 以及常用的热膨胀系数、弹性模量等物理性能。另外如有可能,还可参照ASME 的方法,按不同材料、用途和性能,将锅炉用钢板标准细分成若干个标准(如专用碳素钢板、低合金耐热钢板等),以适应用户的需要和应用。 3. 2 外形尺寸 由于我国钢铁行业技术和装备水平的制约,锅炉用的宽厚钢板还几乎无法生产。GB713 仅适用于厚度6~150mm 的范围,而亚临界锅炉锅筒用的钢板厚度一般都在160~210mm 之间,只能依靠进口解决。我们只有提高那些重要用途、技术含量高的产品标准的水平,才有利于带动整个钢铁工业技术进步和产品质量提高,才能最终实现国产化,摆脱进口的束缚。 近年来,钢铁行业在国家良好的经济发展形式下,正大幅度的提高整体技术和装备水平。“十五”规划建设的宝钢5 000mm 宽厚板轧机工程项目,建成投产后其生产的锅炉钢板厚度可达到5~400mm 。作为我国第一套现代化的特宽幅宽厚板轧机,它的建设将带动我国宽厚板生产技术的跳跃式发展,对提升我国宽厚板产品档次,增强我国的综合国力,将发挥积极作用。我们应抓住国内钢铁技术和锅炉制造技术取得突破性进步这个机会,将新技术和新要求纳入锅炉钢板标准,并向国际先进水平标准靠拢,提高我国锅炉钢板标准的技术水平。 3. 3 材料牌号 材料标准和技术条件是材料应用的载体。随着火电机组参数的提高,锅炉制造水平不断进步,ASME 会随着每三年一次修订和每年的增补, 根据建造ASME 规范产品的需要和冶金技术的发展,适当地在原有钢种基础上新纳入和增加代表当今世界最新材料技术水平的新型材料。例如,为适应超临界锅炉集箱封头端盖和支吊架等部件对耐热钢板的要求,最新的2004 版ASME 规范第II 卷材料A 篇中,新制订了SA -1017ΠSA -1017M 压力容器用铬-钼-钨合金钢板标准。我国锅炉用钢板标准在新型材料的纳标上炉钢板材料几乎没有纳入。显得滞后,往往跟不上锅炉制造技术的发展,现行的GB713 -1997 锅炉用钢板与ASME 锅炉钢板标GB713 -1997 锅炉用钢板已经使用了8 年之久,材料准中材料牌号之间的对比,见表1 所示。品种偏少,供用户选择的余地小,特别是高温用的锅 表1 GB713 与ASME 锅炉钢板材料牌号对比 品种 材料 GB713   标准 材料 ASME   标准  碳锰钢 -16Mng   GB713 -1997 锅炉用钢板 SA516 -55 SA516 -60   SA -516ΠSA -516M 常低温压力容器用碳钢板  - SA516 -65   19Mng   SA516 -70   20g - SA515 -60 SA515 -65   SA -515ΠSA -515M 中高温压力容器用碳钢板  22Mng   SA515 -70   锰铬锰钼钢 22Mng ---13MnNiMoNbg   SA -299 SA -202 GrA 、GrB SA -204 GrA 、GrB 、GrC SA -302 GrA 、GrB 、GrC 、GrD   SA -299ΠSA -299M 压力容器用碳锰硅钢板SA -202ΠSA -202M 压力容器用铬锰硅合金钢板SA -204ΠSA -204M 压力容器用钼合金钢板SA -302ΠSA -302M 压力容器用锰钼和锰钼镍合金钢板等同于德国标准BHW355   铬钼钢 -15CrMog   SA -387Gr2 SA -387Gr12   SA -387ΠSA -387M 压力容器用铬钼合金钢板  SA -387Gr11   - SA -387Gr22 、22L   - SA -387Gr21 、21L   - SA -387Gr5   - SA -387Gr9   - SA -387Gr91   - SA -387Gr911   12Cr1MoVg   -  -- SA -1017Gr23 SA -1017Gr911   SA -1017ΠSA -1017M 压力容器用铬钼钨合金钢板  - SA -1017Gr122   通过表1 对比可以看出,用于室温及中温(蠕变温度以下) 的碳锰系列锅炉钢板, GB713 共收纳了5 个牌号,可以满足亚临界以下火电机组锅炉中汽包锅筒、水冷壁集箱端盖、以及低温过热器和省煤器集箱端盖、支吊架等零部件的需要。对于ASME 中的锰铬、锰钼等系列标准中的钢板牌号,我国火电机组锅炉基本不使用,因此不需要纳入我国锅炉钢板标准。★◇▽▼•用于高温( 蠕变温度以上) 的铬钼系列锅炉钢板, GB713 -1997 中牌号只有2 个。其中15CrMog 最高使用温度为550 ℃,12Cr1MoVg 最高使用温度为565 ℃。而超临界火电机组锅炉中的高温过热器和再热器集箱等部件的金属壁温已经达到600 ℃以上,15CrMog 和12Cr1MoVg 已经达不到要求,因此应将ASME 标准中那些可以使用在600 ℃及以上的材料SA -387Gr22Π 22L 、SA -387Gr91 、SA -387Gr911 、SA -1017Gr122 等, 纳入我国的锅炉用钢板标准,以适应超临界火电机组锅炉技术的发展,提升我国冶金和机电产品的整体水平。 3. 4 技术要求GB713 -1997 规定的技术要求,与ASME 锅炉钢板标准中规定的技术要求对比,见表2 。 从表2 中可以看出,ASME 锅炉钢板标准中的技术要求,除了化学成分和基本的力学性能必须保证外,其余大多是供不同的用户在不同的使用中,对钢板的技术要求做出不同选择的协议项目。ASME 充分体现了以市场为导向,以用户需求为目标的世界先 第4 期中美锅炉钢板标准的对比及发展 进标准的指导思想。而我国的锅炉用钢板标准显得微量元素、冶炼、锻造、热处理、金相组织等各种因素计划经济体制痕迹较重,起草和制修订标准时,对标的变化而变化的,它是一个帮助分析、判断材料的工准所使用的行业特点没有清楚的反映出来,对用户真艺和质量水平的有效方法。另外,当锅炉运行一段时正需要的技术要求和保证条款调查和重视不够,没有间后,通过材料的冷脆转变温度的变化情况,还可以达到生产型标准向贸易型标准转变的功效。帮助预测锅炉的运行寿命。因此在GB713 当中,应 根据表2 的对比分析发现,ASME 钢板标准都将将落锤试验或系列冲击试验,以及铬钼钢的硬度试验落锤试验作为钢板技术要求中的协议项目,这是因为等作为协议条款给出,方便用户在不同的使用条件下锅炉钢板冷脆转变温度的高低是随材料的化学成分、进行选择。 表2 GB713 与ASME 锅炉钢板技术要求对比 技术指标 GB713   SA202   SA204   SA299   SA302   SA387   SA515   SA516   SA1017   化学成分 √   √   √   √   √   √   √   √   √   交货状态 Δ   Δ   √〔注2〕 √〔注3〕 √〔注3〕 √   √〔注3〕 √〔注2〕 √   常温拉伸 √   √   √   √   √   √   √   √   √   常温冲击 √   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   时效冲击 √〔注1〕 Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   冷弯试验 √   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   表面质量 √   √   √   √   √   √   √   √   √   无损探伤 Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   厚度方向拉伸 Δ   N   N   N   N   N   N   N   N   高温拉伸 Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   落锤试验 N   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   磁粉检验 N   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   Δ   奥氏体晶粒度 N   N   N   N   N   √〔注4〕 Δ   N   N   硬度 N   N   N   N   N   N   N   N   √   〔注1〕:仅对20g 和16Mng 有要求。〔注2〕:厚度大于40mm 的钢板必须正火处理。〔注3〕:厚度大于50mm 的钢板必须正火处理。 〔注4〕:仅对Gr2 钢板有要求。√:规定或必检项目;Δ:协议项目;N: 没有规定 4 结束语 材料是火电机组锅炉建造的基础和技术核心之一。美国ASME 规范把材料及其标准列为第二卷,作为整个规范的一个重要组成部分。ASME 钢材标准不仅是钢材生产部门的质量标准,而且是钢材使用单位(设计、制造、检验) 在选用、采购、验收、检验、加工时的依据。ASME 钢材标准是在市场经济模式下,由供需双方共同编制,且以反映钢材使用者的要求为主的标准。ASME 锅炉钢板标准看似十分繁多,但仔细分析却又体系明确、联系紧密、互相呼应、配套性强, 是锅炉建造中不可缺少的一部分。 相对比较而言,我国锅炉钢板仅有GB713 一个标准,其中的材料品种、牌号、等级等,都远远少于ASME 规范,使用上受到很大局限性。另外,我国过去是在计划经济体制下,主要以供方为主编制钢材质量标准,没有更全面地反映钢材使用者的要求和反映锅炉建造的要求,因此锅炉钢板标准在许多方面还不能满足用户需求。 中国锅炉制造行业和冶金行业需要共同努力,深入分析、理解ASME 规范等世界先进标准,找出我国锅炉钢板标准的不足,明确发展方向。今后应继续加大采用国际标准和国外先进标准的力度,积极促进ASME 规范中国化和ASME 钢材国产化,制修订出适合我国火电机组锅炉技术发展的先进的锅炉钢板标准,提升我国锅炉制造行业和冶金行业的整体水平, 更好的为经济建设服务。

  试验材料采用相当于实施了常化处理的机械结构用碳素钢JIS S10C的钢材,用Bauden式摩擦试验进行润滑性能评价。对于初始膜厚5μm的磷酸盐肥皂皮膜,用正方形截面的反冲头进行异形正向挤压,使其表面积扩大,将皮膜厚度在 0.10-0.94μm间调整。压头使用市面上销售的轴承用钢球(材质:JIS SUJ2),通过再加工,使表面突起部位高度为0.007-0.3μm。试验温度25-250℃,试验负荷9.9N、29.4N、68.6N,试验速度为1mm/s、5mm/s、10mm/s。摩擦系数用滑动10次的平均值进行评价,耐黏连性用摩擦系数达到0.2以上之前的滑动距离Lμ0.2 评价。

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  温度对摩擦系数的影响如图6所示。压头表面粗糙度对摩擦系数的影响如图7所示。在图6和图7中,图标表示试验数据,线表示后文中的预测公式。由图6可知,从室温到200℃,伴随着温度上升,摩擦系数降低;在250℃急剧增加。由图7可知,粗糙度越小摩擦系数越低。从图6和图7中可以看出,皮膜厚度对摩擦系数几乎没有影响。另外,图中省略的接触面压力和滑动速度也几乎没有影响。★△◁◁▽▼用影响较大的温度T(℃)和压头突起部分的高度Rpk[μm]定义摩擦系数μ的公式,■□得到公式(1)。皮膜被破坏而未发生作用的250℃的数据不用于定义公式。如图6和图7所示,公式(1)和试验数据吻合良好,有望用于考虑到伴随着温度变化的摩擦系数变化的数值分析中。

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  研究了温度对耐黏连性的影响,▲●结果显示,摩擦系数不超过0.2情况下的滑动距离Lμ0.2 越长,耐黏连性越高。在25-250℃范围内,随着温度的提高,耐黏连性下降。研究了压头表面粗糙度对耐黏连性的影响,结果显示,粗糙度越低,耐黏连性越高。皮膜厚度越厚,耐黏连性越高。另外,接触面压力和滑动速度几乎对耐黏连性没有影响。

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  1)在低应力三轴度区域剪切模式为主体、从材料表面开始韧性破坏的情况下,与高应力三轴度区域同样,伴随着应力三轴度的增加,韧性破坏极限下降。

  2)针对中空部件正向挤压中的内径表面裂纹的问题,考虑了外径减径的同时扩大内径的新的抑制裂纹发生方案,并对效果进行了实际验证。

  3)对于磷酸盐肥皂皮膜的摩擦系数,界面温度和模具粗糙度的影响较大;对于耐黏连性,界面温度、模具粗糙度及皮膜厚度的影响较大。

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