T2钢内螺纹管的研制.docVIP

T2钢内螺纹管的研制 彭孙鸿　　邓尔康　刘彩玲　韩　敏 Development of Multiple-Strand Ribbed Tube of Steel T2 Peng Sunhong (Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240)Deng Erkang, Liu Cailing and Han Min(Shanghai Steel Tube Co Ltd) 　　现代高参数大容量火电锅炉，水冷壁的高温区都采用内螺纹管以防止水与管壁之间形成蒸汽膜，降低传热效率。内螺纹管的螺纹头数根据设计需要有8、12和14头不等。内螺纹的旋转方向可分单向和正反交叉两种，形式很多，各国尚无统一标准。国产1050 t/h锅炉(配300 MW机组)每台内螺纹管用量200～250 t；2045 t/h锅炉(配600 MW机组)每台内螺纹管用量约300 t。全国按年产12000 MW火电设备计算，需内螺纹管6000 t以上。 1　内螺纹管冷拔原理和制管材料1.1　冷拔原理　　冷拔内螺纹管的成形机构如图1所示。拔制时，内模螺旋沟槽的前沿侧边承受管料内壁凸肋前沿侧边的挤压，在沟槽受力侧的法向上产生挤压力，挤压力的切向分量将驱动内模和连杆旋转。可见，冷拔内螺纹管的技术关键是内壁凸肋的成形和工具设计。 图1　内螺纹管冷拔示意图1.2　内螺纹钢管材料　　T2钢是在0.5%Mo钢基础上加入0.5%～发展起来的低合金耐热钢。克服了碳素钢和含钼钢的石墨化倾向，高温力学性能有所提高。　　试制用钢坯由上海五钢公司提供，冶炼工艺为电弧炉冶炼+钢包炉二次精炼，热轧Φ110 mm圆坯。试制钢管的化学成分见表1。表1　T2钢内螺纹管的化学成分/% 项目 C Si Mn Cr Mo P S SA-213标准 0.10～0.20 0.10～0.30 0.30～0.61 0.50～0.81 0.44～0.65 ≤0.025 ≤0.025 钢管实物 0.15 0.21 0.47 0.60 0.50 0.009 0.006 2　冷拔工艺及钢管力学性能2.1　钢管的冷拔加工　　T2钢管的冷拔工艺流程：　　荒管打头→酸洗检验→磷化→皂化→冷拔→中间退火→切头→酸洗→矫直→涡流及超声波探伤→打头→酸洗→磷化→皂化→内螺纹凸肋成形→保护气氛热处理→矫直→切头尾→成品检验→涂防锈层→包装→入库2.2　钢管的尺寸检验　　在试制的Φ63.5×7 mm 8头内螺纹管中随机抽取12根管，头尾取样进行测量，内、外径在相互垂直方向检测，壁厚在相当于时针3、6、9、12的位置检测，数据频数N=80，最大和最小值范围列于表2。图2为钢管剖面尺寸示意图，图3为内螺纹高和壁厚尺寸分布直方图。表2　T2钢内螺纹管的主要尺寸/mm 项目 外径 A 内径B 最小内径C 壁厚D 周向螺纹宽F 螺纹高H 螺纹间距M 轴向螺纹宽S 凹槽宽U 实测范围 63.28～63.56 49.16～49.67 46.6～46.96 6.6～7.24 4.62～5.28 1.05～1.21 32.18～35.0 8.50～8.88 23.56～24.60 技术协议 63.5±0.51 49.5±0.51 46.1 7min 6.3 4.8 1.17±0.30 33.7±3.2 8.3±1.3 25.4±1.9 注：螺旋角P实测范围28°10′～29°10′ 图2　内螺纹钢管剖面尺寸示意图 图3　内螺纹高H和壁厚D尺寸分布直方图2.3　热处理工艺和室温力学性能　　ASTM A213标准中规定，无论热轧还是冷拔的T2钢管，均可在650～730 ℃下进行最终热处理。试制热处理工艺为：920 ℃×30 min正火和920 ℃×30 min正火+700 ℃×2 h高温回火。室温拉伸试样按ASTM E8标准分别在钢管上切取纵向去肋的薄板型试样和保留外表面的条状试样，标距为50 mm。试验结果列于表3　T2钢管不同热处理工艺室温力学性能 热处理工艺 试样类型 σs/MPa σb/MPa δ/% HRB 压扁 920 ℃正火 弧形表面条状 324、320 488、488 30.4、30.4 74，7576，76 压合无裂纹 矩形薄板F型 325、313 505、518 33.7、32.8 920 ℃正火+720 ℃回火 矩形薄板F型 385，380 490，505 35.0，37.0 78，79，80，80 压合无裂纹 ASME SA-213 技术要求 ≥205 ≥415 ≥30 ≤85 两步压合 3　讨论　　内螺纹高度是内螺纹管的主要尺寸参数。拉拔时，管料沿拔制方向的延伸变形是管料的