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        SNT和SPWHT對SA516Gr70N組織及性能的影響研究

        2021-10-18 07:37:02席靜靜
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2021年29期
        關(guān)鍵詞:降幅當(dāng)量成形

        秦 亞,席靜靜

        (江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司,江蘇 張家港215625)

        SA516Gr70屬于中溫、低溫壓力容器用碳鋼板,執(zhí)行美國ASME標(biāo)準(zhǔn),類似于國標(biāo)中的Q345R(牌號后加N,表明其交貨狀態(tài)為正火),廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、鍋爐等行業(yè),用于制作各類壓力容器。壓力容器的大型化、使用環(huán)境惡劣化,使用戶對鋼板的要求越來越苛刻[1-4]。

        近年來,壓力容器設(shè)計和制造單位對壓力容器用鋼板的要求越來越高,除了交貨態(tài)性能之外,還要求鋼廠提供模擬焊后熱處理(SPWHT)后的性能,對于封頭用板要求模擬成形、正火及焊后熱處理(SNT)后的性能[5-6]。

        1 試驗材料

        試驗材料為345級別的正火低合金鋼余材板,其成分見表1。除4#鋼的碳當(dāng)量比技術(shù)協(xié)議要求高之外,其余均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。試驗鋼的顯微組織如圖1所示,均為鐵素體+珠光體組織。性能如表2所示,其拉伸性能和冷彎性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        表2 試驗鋼的力學(xué)性能

        圖1 試驗鋼1/4厚度處的組織

        表1 試驗鋼的化學(xué)成分(wt%)

        2 試驗方法、結(jié)果及分析

        按照技術(shù)協(xié)議規(guī)定的模擬成型加熱、成型后正火熱處理和模擬焊后熱處理,對選取的試驗鋼進(jìn)行熱處理,具體見表3。

        表3 試驗鋼熱處理

        不同熱處理狀態(tài)下試驗鋼厚度1/4處的顯微組織均為鐵素體+珠光體組織。不同成分的鋼板經(jīng)第一道模擬成型正火后,與成品板相比晶粒尺寸均明顯變大;再經(jīng)一次正火熱處理及模擬焊后熱處理后,晶粒尺寸沒有明顯變化;鋼板只經(jīng)過一次模擬焊后熱處理后,晶粒尺寸與成品板相比沒有明顯變化。圖2為3#試驗鋼的顯微組織。

        圖2 3#試驗鋼的顯微組織

        不同熱處理狀態(tài)下試驗鋼的力學(xué)性能見表4所示。不同狀態(tài)下,試驗鋼的沖擊韌性變化不大。強度較成品板相比,均有所降低,其中,1SNT#、4SNT#、4SPWHT#試驗鋼抗拉強度低于標(biāo)準(zhǔn)下限要求;2#和3#試驗鋼在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        表4 試驗鋼的力學(xué)性能

        對不同狀態(tài)下試驗鋼與成品鋼板的強度差值進(jìn)行計算,得出S(模擬成形)、SN(模擬成形、正火)、SNT(模擬成形、正火及焊后熱處理)和SPWHT(模擬焊后熱處理)四種狀態(tài)下鋼板強度降幅的變化情況,如圖3所示。

        圖3 試驗鋼不同狀態(tài)下強度降幅的變化情況

        可以看出,不同狀態(tài)下的強度降幅隨碳當(dāng)量增加逐步減少,即:碳當(dāng)量低的試驗鋼,強度降幅較大;碳當(dāng)量高的試驗鋼,強度降幅較小。

        對于殼體用鋼板,后續(xù)只經(jīng)過SPWHT工序時,預(yù)留的強度余量需≥35MPa;對于封頭用板,要求模擬成形、正火及焊后熱處理(SNT)后的性能時,預(yù)留的強度余量需≥40MPa。

        所以,生產(chǎn)此批合同時,不能采用低碳當(dāng)量的1#成分,因強度降幅較大;不能采用碳當(dāng)量較高的4#成分,因碳當(dāng)量大于技術(shù)協(xié)議要求;采用2#與3#成分較合適,且現(xiàn)場生產(chǎn)時,需控制強度余量≥40MPa。

        3 結(jié)論

        (1)不同狀態(tài)下的強度降幅隨碳當(dāng)量增加逐步減少,即:碳當(dāng)量低的試驗鋼,強度降幅較大;碳當(dāng)量高的試驗鋼,強度降幅較小。(2)對于殼體用鋼板,后續(xù)只經(jīng)過SPWHT工序時,預(yù)留的強度余量需≥35MPa;對于封頭用板,要求模擬成形、正火及焊后熱處理(SNT)后的性能時,預(yù)留的強度余量需≥40MPa。(3)采用3#成分進(jìn)行批量生產(chǎn),強度余量為40-65MPa。

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