摘 要：不銹鋼光亮退火線使用的馬弗在高的工作溫度、惡劣的使用條件下，易產(chǎn)生多種缺陷，影響生產(chǎn)使用。由于馬弗原材料為Inconel alloy601，如果修復(fù)的時(shí)候采用進(jìn)口原材料，不僅修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，而且價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)某特鋼公司已經(jīng)生產(chǎn)出替代Inconel alloy601的材料，國(guó)產(chǎn)同類型材料替代進(jìn)口材料進(jìn)行馬弗修復(fù)可能出現(xiàn)不能滿足使用要求的風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)國(guó)產(chǎn)材料必須評(píng)估后使用。該文探索馬弗修復(fù)材料方面所涉及的影響風(fēng)險(xiǎn)因素，以確保國(guó)產(chǎn)材料修復(fù)馬弗質(zhì)量達(dá)到進(jìn)口材料修復(fù)的水平，為進(jìn)一步國(guó)產(chǎn)化馬弗打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：不銹鋼 光亮馬弗 國(guó)產(chǎn)修復(fù) 影響因素

中圖分類號(hào)：TG155 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）08（b）-0073-01

近十年來(lái)，隨著我國(guó)不銹鋼消費(fèi)市場(chǎng)發(fā)展，對(duì)不銹鋼品質(zhì)要求越來(lái)越高。同時(shí)隨著環(huán)保的要求，綠色制造形成一種主流。不銹鋼光亮退火爐就是一種新的綠色無(wú)污染生產(chǎn)寬幅不銹鋼設(shè)備，國(guó)內(nèi)各不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)紛紛投資建設(shè)不銹鋼光亮退火線。馬弗管式光亮處理爐作為生產(chǎn)光亮板帶的關(guān)鍵技術(shù)裝備，在高的工作溫度、惡劣的使用條件下由于高溫蠕變會(huì)引起多種缺陷，葉乃威，楊安，孫朝陽(yáng)在不銹鋼帶鋼光亮退火馬弗爐缺陷分析及修復(fù)中已經(jīng)描述了馬弗的結(jié)構(gòu)特征和多種馬弗缺陷。由于缺陷的產(chǎn)生使得馬弗管使用壽命短，其設(shè)計(jì)壽命僅為三年，同時(shí)由于馬弗直徑大，采購(gòu)Inconel alloy601國(guó)外馬弗材料價(jià)格高，交貨周期長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制出可替代進(jìn)口Inconel alloy601的產(chǎn)品。如果采用國(guó)產(chǎn)材料修復(fù)馬弗，對(duì)于各大不銹鋼企業(yè)來(lái)說(shuō)有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義。為了確保馬弗修復(fù)的質(zhì)量，該文將對(duì)材料考察重點(diǎn)因素進(jìn)行探討。

1 材料成分

金屬材料性能和質(zhì)量主要決定于化學(xué)成分。Inconel alloy601被選擇用于高溫馬弗管制作，主要由于該合金高溫力學(xué)性能優(yōu)良，同時(shí)其為Ni-Cr系面心立方的奧氏體固溶強(qiáng)化鎳基合金，高的鉻含量有利于腐蝕和高溫環(huán)境，鋁的加入提高了它的強(qiáng)度和抗氧化特性，并具有優(yōu)異的高溫抗氧化性。根據(jù)該合金的ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)金屬材料規(guī)定了必須保證的化學(xué)成分。因此，作為國(guó)產(chǎn)材料考量的時(shí)候，必須對(duì)材料的化學(xué)成分進(jìn)行分析，甚至作為主要的質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于國(guó)產(chǎn)材料成分分析按照GB/T223-2000鋼鐵及合金化學(xué)分析方法，包括Ni、Cr、Si、C、Mn、P、S、Al、Co、Cu、O、N、Fe。然后對(duì)比進(jìn)口材料標(biāo)準(zhǔn)，重要的Ni含量必須保證58～63，Cr含量必須保證21～25，其微量元素也是必須在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，作為國(guó)產(chǎn)材料的控制以嚴(yán)于標(biāo)準(zhǔn)控制更可靠。化學(xué)成分可以通過化學(xué)的、物理的多種方法來(lái)分析鑒定，目前應(yīng)用最廣的是化學(xué)分析法和光譜分析法。

2 晶粒度

由于晶粒的大小對(duì)金屬的拉伸強(qiáng)度、韌性、塑性等機(jī)械性質(zhì)有決定性的影響，通常金相分析對(duì)金屬性能測(cè)試是重要手段之一。進(jìn)口的601材料晶粒度已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)圖片，因此對(duì)國(guó)產(chǎn)材料601合金的晶粒度評(píng)定采用比較法，在光學(xué)顯微鏡儀器拍攝合金的內(nèi)部組織圖片，通過與標(biāo)準(zhǔn)圖片對(duì)比進(jìn)行評(píng)定。通過比對(duì)結(jié)果判定材料的物理性能、工藝性能及機(jī)械性能，在室溫及高溫下的機(jī)械性質(zhì)。同時(shí)作為改善材料加工工序的途徑之一，從晶粒度的大或小從澆鑄工藝、冷熱加工和退火溫度等生產(chǎn)工藝方面改善。檢測(cè)晶粒度分析標(biāo)準(zhǔn)可參考：GB 6359-2061金屬的平均晶粒度評(píng)級(jí)，ASTM E112黑白相面積及晶粒度評(píng)級(jí)，ASTM E112-1996金屬平均晶粒度測(cè)定方法。

3 常溫機(jī)械性能

盡管馬弗實(shí)際工作在高溫環(huán)境，常規(guī)機(jī)械性能作為材料性能的測(cè)試必不可少。對(duì)于國(guó)產(chǎn)材料常規(guī)機(jī)械性能可按照GB/T 2975-1998檢測(cè)抗拉強(qiáng)度Rm、屈服強(qiáng)度Rp0.2、斷后伸長(zhǎng)率A50%、硬度HB。參考值：抗拉強(qiáng)度必須大于550 MPa，屈服強(qiáng)度必須大于205 MPa，斷后伸長(zhǎng)率大于30%，固溶處理硬度小于220。

4 蠕變性能

蠕變是指固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，它在應(yīng)力小于彈性極限時(shí)也能出現(xiàn)。由于實(shí)際馬弗管在1150 ℃使用溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行，高溫蠕變是其最主要的性能指標(biāo)。馬弗管在長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)烊紵ぷ?，而且自重達(dá)到20 t，盡管最重部分受到應(yīng)力只有1.46 MPa，但是高溫蠕變下，材料的承受應(yīng)力將隨著工作溫度的升高而降低。在進(jìn)行馬弗國(guó)產(chǎn)材料修復(fù)的時(shí)候，要對(duì)國(guó)產(chǎn)材料展開高溫下蠕變實(shí)驗(yàn)研究，蠕變?cè)嚇映叽缫?guī)格和制作嚴(yán)格按照HB5151-96標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，高溫蠕變?cè)囼?yàn)選取3個(gè)溫度點(diǎn)，分別是1095 ℃，980 ℃，870 ℃。以國(guó)產(chǎn)材料蠕變速率—應(yīng)力關(guān)系圖，并與國(guó)外IInconel alloy601的蠕變速率——應(yīng)力曲線進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)。

5 高溫持久性能

馬弗管在長(zhǎng)時(shí)間高溫、自重因素作用下工作，高溫持久強(qiáng)度也是一個(gè)評(píng)定指標(biāo)。通過高溫持久性能試驗(yàn)可獲得指定溫度和持續(xù)時(shí)間內(nèi)引起斷裂的最大應(yīng)力值。與高溫蠕變性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)一樣，選取1095 ℃，980 ℃，870 ℃測(cè)試溫度點(diǎn)，將試樣安裝在持久實(shí)驗(yàn)機(jī)上，加熱，等溫度升高至要求溫度，加載，保持溫度和載荷不變，讓試樣持續(xù)拉伸，直至斷裂，記錄所加載荷和斷裂時(shí)間。把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與國(guó)外材料進(jìn)行對(duì)比，分析國(guó)產(chǎn)材料的持久強(qiáng)度，評(píng)估使用性能，高溫蠕變和持久性能研究可參照GB/T 2039-1997。

6 焊接評(píng)定性能

馬弗本身為多段筒體焊接件，修復(fù)焊接性能的評(píng)定作為國(guó)產(chǎn)材料應(yīng)用的重要指標(biāo)。按照GB50236-98焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，焊接性能評(píng)定主要涉及國(guó)產(chǎn)材料與進(jìn)口材料之間、國(guó)產(chǎn)材料與國(guó)產(chǎn)材料之間、新材料與使用過的材料之間，進(jìn)口材料與進(jìn)口材料之間四種焊接。通過對(duì)焊接接頭宏觀組織形貌、微觀組織特征、硬度分布特征、常溫力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能的研究，與進(jìn)口材料數(shù)據(jù)的對(duì)比，用以確定國(guó)產(chǎn)材料可用性以及指定合理的焊接工藝參數(shù)。

7 結(jié)語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)材料替代進(jìn)口材料對(duì)重要設(shè)備的修復(fù)必須做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，只要對(duì)材料特性關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析、對(duì)比、改進(jìn)，使國(guó)產(chǎn)材料達(dá)到進(jìn)口材料的相同性能，則實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化修復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)降低，本文從馬弗修復(fù)國(guó)產(chǎn)化材料需評(píng)估因素進(jìn)行分析，為實(shí)踐提供依據(jù)，為進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉乃威，楊安，孫朝陽(yáng).不銹鋼帶鋼光亮退火馬弗爐缺陷分析及修復(fù)[J].冶金設(shè)備，2010（1）：40-45.

[2] 楊悅民，徐振高.INCONEL 601合金熱加工性能的研究[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2002，14（5）：62-66.

[3] 王從曾.材料性能學(xué)[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，2007：124-133.

[4] 王一德，任建新，王立新.不銹鋼光亮（BA）板的開發(fā)與發(fā)展[J].鋼鐵， 2002，37（1）：39-42.endprint