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冷拔鋼管是用于機械結構、液壓設備的尺寸精度高和表面光潔度好的精密冷拔無縫管。選用精密無縫管制造機械結構或液壓設備等,可以大大節約機械加工工時,提高材料利用率,同時有利于提高產品質量。
優質碳素結構鋼冷撥無縫管,主要用10、20號鋼制造,除保證化學成分和機械性能外要做水壓試驗,卷邊、擴口、壓驗。
冷拔鋼管力學性能
鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。
①抗拉強度(σb)
試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。計算公式為:
式中:Fb--試樣拉斷時所承受的力,N(牛頓); So--試樣原始橫截面積,mm2。
②屈服點(σs)
具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。
上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力首次下降前的應力; 下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。
屈服點的計算公式為:
式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。
③斷后伸長率(σ)
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:
式中:L1--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。
④斷面收縮率(ψ)
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下:
式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm2。
⑤硬度指標
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
冷拔無縫鋼管焊接熱處理冷拔無縫鋼管可回收,符合環保、節能、節約資源的戰略,政策鼓勵擴大冷拔無縫管的應用領域。 目前我國冷拔無縫管消費量占鋼材總量的比重僅為發達的一半,冷拔無縫管使用領域擴大為行業發展提供更廣闊的空間。根據中國特鋼協會15CrMo鋼管分會的研究,未來我國高壓冷拔無縫管長材的需求年均增長可達10-12%。
冷拔無縫鋼管的焊接性
方案Ⅰ:焊接預熱,采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E8018-B2焊條,焊條電弧焊蓋面,焊后進行局部熱處理。
方案Ⅱ:采用ER80S-B2L焊絲,T1G焊打底,E309Mo-16焊條,焊條填充電弧焊蓋面,焊后不進行熱處理。
冷拔無縫鋼管焊后熱處理
采用方案Ⅰ焊接的試件,焊后應進行局部高溫回火處理。熱處理的工藝為:升溫速度為200℃/h,升到715℃保溫1小時15分鐘,降溫速度100℃/h,降到300℃后空冷。具體采用JL-4型履帶式電加熱器(1146×310)包繞焊縫,用硅酸鋁棉 [1] 層保溫,保溫層厚度50mm,溫度控制采用DJK-A型電加熱器自動控溫儀。
針對冷拔無縫管的焊接性的工作特點,根據以往的經驗,參照國外提供的焊接工藝卡,我們選擇了兩種方案進行焊接試驗。
冷拔無縫管系珠光體組織耐熱鋼,在高溫下具有較高的熱強性(δb≥440MPa)和抗氧化性,并具有一定的抗氫腐蝕能力。由于鋼中含有較高含量的Cr、C和其它合金元素,鋼材的淬硬傾向較明顯,焊接性差。
精密冷拔管是一種新型高技術節能產品。近年來,采用本項技術生產的精密鋼管已廣泛地應用于國內液壓、氣動缸,煤炭井下支架(支柱),石油泵管,千斤頂等制造領域。高精度冷拔精密鋼管的推廣應用對節約鋼材,提高加工工效,節約能源,減少液壓缸、氣缸加工設備投資有重要意義。 冷拔方式:生產高精度冷拔管──液壓缸體與傳統的切削工藝比較,具有以下特點:(1)生產效率高:用傳統的方法生產一根內徑420毫米,12米長的缸筒需154小時,用冷拔方法生產只需4分鐘。(2)率高:由于鏜孔的滾壓頭兼起導向作用,在切削過程中,毛坯管由于自重產生撓度,致使滾壓頭和鏜刀走偏,造成廢品。率只能達到60%左右,而用冷拔方法生產,率可達95%以上。(3)金屬利用率高:用傳統的鏜孔方法制造缸體,金屬利用率只有50-70%。用拉拔方法生產時,金屬不但不被切削成鐵末,反而可以得到30%的延伸,金屬利用率可達95%。(4)能改善成品管金屬的機械性能:用拉拔方法生產,使毛坯得到30%以上的塑性變形,由于加工硬化而使成品管金屬的強度限大為提高。一般在成品管內層強度限提高達60%。高精度冷拔管是用無縫熱軋鋼管、直縫焊管為坯料,經過化學處理后在專用冷拔機上,通過特種變形原理設計的模具進行拉拔,生產出高精度管。其尺寸精度達H10~H8,直線度達0.35~0.5mm/m,表面粗糙度達Ra1.6-0.4。 生產工藝流程如下:進料——外觀檢查——機械清理——機械清理——退火——矯直——管頭加工——酸洗——中和——水洗——鱗化——皂化——拉拔——檢查——切定尺——珩磨——端部加工——矯直——總裝——試壓——裝箱 應用:(1)工程液壓機械:如液壓汽車吊、挖掘機、推土機、叉車等。(2)煤礦井下液壓支架:目前全國生產井下液壓支架的企業有48家,高精度冷拔管的總需求量約為120萬米。(3)水電站閘門啟閉機、模板機,特別是長江三峽工程在今后十年的需求很大。(4)建筑機械:高空作業升降機械,一般建筑的施工修繕也離不開液壓機械。(5)石油地質管:全國各油田每年需抽油泵3萬臺以上,年消耗高精度管20—40多萬米、此外還可用本項技術精整各類鉆桿。(6)兵器工業:軍工部門現在用旋壓方法加工槍炮管,旋壓方法生產率低而成本高,用冷拔方法生產則更為合適。(7)軸承行業:目前滾動軸承座圈的生產,以圓鋼為原料,切片后經沖壓制成。大軸承座圈還將實心棒料掏空來制作,金屬利用率不到40%,迫切需要高精度、軸承鋼厚壁管材。(8)汽車工業:95年傳動軸用精密管6000噸,半軸套管1萬噸和各種輸油管等。(9)航空工業:鋁合金飛機起落架管和厚壁鋼管等。(10)千斤頂行業:我國千斤頂制造有相當實力,出口創匯前景可觀。各生產企業目前千斤頂缸多采用實心棒料加工,生產效益低,材料浪費高,對高精度冷拔管需求迫切。(11)其他領域:各種印染輥、輥道托輥用管、不銹鋼管、鋁管、銅管、異型管及內外復合管等等均可采用本項技術生產。
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