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低温管冷拔方管概述
低温管冷拔方管是兼具低温使用性能和冷拔加工工艺特点的方管产品。低温管需在低温环境下保持足够的强度、韧性和抗脆断能力,而冷拔工艺则赋予方管更高的尺寸精度、表面质量和力学性能。以下从材料、工艺、性能、应用及选购等方面展开介绍。
材料选择
常用钢种
16MnDR:这是一种低合金高强度钢,具有良好的低温韧性,在 -40℃的低温环境下仍能保持较好的力学性能,常用于制造低温压力容器、储罐等。
09MnNiDR:其低温性能更为优异,可在 -70℃的低温条件下使用,适用于极寒地区的石油、化工设备制造。
3.5Ni钢:含镍量较高,低温韧性,能在 -100℃甚至更低的温度下正常工作,常用于制造液化天然气(LNG)储罐等对低温性能要求极高的设备。
材料要求
化学成分:严格控制碳、硫、磷等元素的含量,以降低材料的脆性转变温度。例如,硫和磷会形成低熔点共晶物,增加材料的冷脆性,因此其含量应控制在较低水平。
纯净度:减少钢中的夹杂物和气体含量,提高材料的纯净度,有助于改善低温韧性。夹杂物会成为裂纹源,降低材料的抗脆断能力。
冷拔工艺
工艺流程
管坯准备:选择合适的管坯,并进行表面清理和检查,去除表面的缺陷和杂质。
加热:将管坯加热到适当的温度,以提高其塑性,便于后续的冷拔加工。加热温度一般根据材料的种类和规格而定,通常在 800 - 1100℃之间。
穿孔:通过穿孔机将实心管坯穿制成空心毛管。穿孔过程中要控制好穿孔速度、顶头前伸量等参数,以保证毛管的质量。
冷拔:将毛管通过冷拔模进行冷拔加工,使其尺寸减小、壁厚变薄,同时提高其尺寸精度和表面质量。冷拔过程中要合理选择拔制速度、润滑剂等参数,以减少拔制力和提高拔制效率。
热处理:冷拔后的方管需要进行热处理,以消除加工硬化,恢复材料的塑性和韧性。常用的热处理方法有退火、正火等。
矫直:对热处理后的方管进行矫直,使其直线度符合要求。
检验:对成品方管进行尺寸、外观、力学性能等方面的检验,确保产品质量符合标准要求。
工艺优势
尺寸精度高:冷拔工艺可以控制方管的尺寸,公差范围较小,能够满足一些对尺寸精度要求较高的场合。
表面质量好:冷拔过程中,方管表面受到挤压和摩擦,表面粗糙度降低,光洁度提高。
力学性能改善:冷拔使方管的晶粒细化,位错密度增加,从而提高其强度和硬度。同时,通过后续的热处理,可以调整材料的组织结构,使其具有良好的综合力学性能。
性能特点
低温韧性:在低温环境下,低温管冷拔方管仍能保持较高的冲击韧性,不易发生脆性断裂。例如,在 -40℃的低温下,16MnDR 冷拔方管的冲击吸收能量应不低于 34J。
强度:经过冷拔和热处理后,方管的强度得到提高,能够承受较大的压力和载荷。其抗拉强度和屈服强度通常比普通方管要高。
耐腐蚀性:根据使用环境的要求,可以对低温管冷拔方管进行表面处理,如镀锌、喷漆等,以提高其耐腐蚀性。
应用领域
石油化工:用于制造低温储罐、换热器、管道等设备,如液化天然气(LNG)接收站的储罐和输送管道。
能源电力:在低温发电设备中,如低温余热发电系统的管道和设备,低温管冷拔方管也有应用。
航空航天:用于制造一些在低温环境下工作的航空航天零部件,如火箭发动机的低温燃料输送管道。
制冷设备:如冷库的制冷管道、制冷机组的蒸发器和冷凝器等。
选购要点
质量认证:选择具有相关质量认证的产品,如 ISO 9001 质量管理体系认证、特种设备制造许可证等。这些认证可以证明厂家的生产能力和产品质量符合一定的标准。
性能指标:根据使用要求,关注方管的低温韧性、强度、耐腐蚀性等性能指标。要求厂家提供详细的性能检测报告,确保产品性能满足使用需求。
尺寸精度:检查方管的尺寸是否符合设计要求,包括边长、壁厚、直线度等。可以使用游标卡尺、千分尺等测量工具进行测量。
外观质量:观察方管的表面是否有裂纹、折叠、结疤等缺陷,表面应光滑、平整,无明显的划痕和磕碰。
厂家信誉:选择信誉良好、口碑较佳的厂家。可以通过网络搜索、行业论坛、客户评价等渠道了解厂家的信誉情况。