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根据标准规定,热轧无缝高压锅炉管和低、中压锅炉管均需作压扁性能试验。20A高压锅炉管是我厂无缝车间的部优质产品,但近年来,特别是近两年来,其压扁性能不合格(包括热轧检验和用户投料验收不合格)较多。造成往返运输费用和重新热处理时能源、材料的消耗增加,也影响用户及时投料及我厂产品的信誉。为此我们对压扁性能不合格的原因及防止和办法进行了探讨。
首先将无缝钢管车间1980年以来20A0g压扁性能不合格的钢管规格及定、减径直径压缩率进行了分析。可以看出压扁性能不合格的钢管几乎都是壁厚S≥8mm的厚壁钢管,而20A钢管中主要又是减径管。因此,本文着重对20A减径厚壁管的压扁性能作以下分析。
ニ、20A厚壁管匠扁不合格试样的外观特征和金相分析
20A厚壁钢管压扁不合格试样,绝大部分表现为管壁纵向直线状内裂,而且其部位儿乎都在进行压扁试验时与试验机压板接触
的中间部分,其裂缝深度大于0,5mm。80年3月对9-753炉497批68×13mm的20A钢管压扁开裂试样,进行了常规金相分析,其结果列于表2。
1984年4月对三个炉批号20A钢管的7个试样进行了常规金相分析,其结果列于表3。
三、20A臧径厚壁钢管压扁开裂的原因
压扁性能是钢管的一种工艺性能,而钢管工艺性能是其机械性能与表面状态综合影响的结果。因此对压扁性能必须从钢管机械性能和表面状态两个方面进行分析。
无论是机械性能还是表面状态,都受金属自然性质和变形条件(如变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、变形状态等)两个重要因素影响。因此在分析钢管压扁开製原因时,首先要找出主要因素。裂钢管的试祥几乎都是与压板接触的中间部分内壁呈纵向直线状裂缝。一般认为,压扁时例管表面产生直线状裂缝,是由变形加工引起的;
而螺旋状的表面裂缝,则是由金属自然性质引起的。如金属自然性质引起压裂时,其裂缝产生部位不可能固定不变,而实际上几乎全部裂缝产生在与压板接触的钢管内壁中间部位。所以从裂缝外观特征及产生部位在不同试验条件下的固定性,可以认为钢管压扁开裂是变形加工因素引起的。事实上,由于自动轧管机组中主要变形量分配在穿孔和轧管工艺环节,如果管坯带入有金属自然性质方面的缺陷,那么在穿孔斜轧中就自然会显示为螺旋状表面缺陷。但在穿孔后把毛管加工成成品钢管的变形较大的工艺环节中,只有轧管和减径,而轧管和减径都是纵钆。
某型号产品中的贮油缸筒体,该零件具有以下特点:
①体是由51mm×3mm钢管经旋压封口而成;②在简体壁多处局部由塑性胀形加工而成的向外凸包或扩径段,凸包或扩径段构成缸筒,局部外径尺寸公差为1T10或IT12。因此,该简体的胀形加工属超长径比厚壁钢管的精密胀形。
工艺分析
(1)该零件长度较大,成形部位分布在简体的不同部位,成形部位的位置尺寸又受到旋压封口的影响,如果在封口后胀形,将会造成局部胀形部位位置尺寸不准,而且模具设计困难。
(2)该零件成形部分的形状尺寸差别较大。既有整体成形,又有局部成形,而且,局部成形部分尺寸差别较大,如果一次成形出所有成形部分,必然会造成模具设计的困难和加工的困难,而且成功的把握性很小。
(3)该零件属超长径比厚壁钢管,所需成形力较大。在金属塑性加工中,该零件的成形适合胀形工艺。胀形工艺一般可分为刚性胀形与软凸模胀形刚性胀形适用胀形力较大,但模具结构复杂,且受模具结构与强度设计的限制,一般适用于零件长径比较小及相对料厚较溥的零件成形,而该零件长径比较大,属细长零件,若采用该方法,模具的强度和刚性都难以保证。软凸模胀形适合长径比较大的零件,其模具结枃较简单,但受软凸模材料性能的限制,一般只适用成形力较小的薄壁件的胀形加工。由于该简体材质为钢材,厚度较大,所需胀形力较大,所以采用软凸模胀形也无法达到该零件成形的需要,因此,该零件的成形具有较大的难度。
胀形工艺及模具结构
根据以上分析,要使该零件成形部分的位置准确,且不受封口部分的影响,那么零件的成形工艺应放在旋压封口之前进行,以成形的位置尺寸确定旋压尺寸,这样同时可避免成形力对旋压部分形状的影响.
壁厚和张力系数对钢骨内多边形程度的影响规律
影响成品例管在张力减径过程中产生的内多边形程度的因素较多．们 · 般认为荒管壁厚和张力系数起主要作用。在其他囚水不变的情况下，钢管的变形会随着 It 壁厚的增加逐渐举现不均匀现象．钢管产生内多边形的现象趋十严或；而钢管变形不均匀的现象则会随着张力系效的增大而浮渐档千均匀。图 6 给出了不同壁厚的荒管在张力减径条件下，产生的不同周向壁厚方筹的对比。可以着出．成品钢管的周向壁厚方差随着荒管的峨厚增大早连渐减小的趋势。当荒骨壁厚为 IS . sn . n ．和 16mm 时．相应的．其周向壁厚方差分布达到 1 . 04 和： ( ) 5 ，钢竹的内多边形程度较高。
1 壁厚增加到 I6 . smm , Ismm 时．成品钢管的周向壁厚方差比壁厚为 l3 . 5llII : ，和 I6mm 时减小 r 113 ；当荒管壁厚进一步增加到 22 川“．和 24mm 时，其周向璧厚方差在 0 . 14 附近，说明此时钢管壁厚分布 。经本文作者进一步研究发现．当荒管壁厚继续姗加时，成品钢管的壁厚并不继续减小．因此采用张力减径工艺生产该种战号的成品钢管时．荒竹的壁厚控制在 Zomm 心 4n , n ，之间为宜＿ 3 结论 《 l ）通过对厚壁钢管张力减径过程的效伯分知．分析获得 J －轧棍形状、轧棍不同截而的线速度以及炯管的滋度场是影响钢管壁厚不均的主要因素。 《 2 万皿过对不 l 司璧厚钢锌张力减径过程的有限元模拟，分析获得了荒管壁厚和张力系数时成形后钢管壁厚分布不均的影响规律。结果表明，当荒管壁厚为 22mm 和 24mm 时，成形成品钢竹的周向壁厚方效在 n . 14 左右．说明此时钢管壁厚分布 ．成品竹内表面较圆－
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