12Cr1MoVG 集箱中頻加熱旋壓收口工藝研究

周寶強(qiáng)

(太原鍋爐集團(tuán)有限公司，山西 太原 030008)

在鍋爐的制造中，12Cr1MoVG 集箱的制造占有相當(dāng)重要的地位。集箱制造的關(guān)鍵又是端蓋與鋼管的制造。以前大都采用手工電弧焊、埋弧焊的方式焊接，焊接工作量大，焊接因是單面成形，根部質(zhì)量難以保證。焊后必須進(jìn)行無損檢測，且探傷難度大，返修次數(shù)多，不僅如此，從端蓋的下料，到外協(xié)加工和檢驗(yàn)等一系列的過程，不僅浪費(fèi)了材料，增加了成本，又使生產(chǎn)周期延長，從而成為整個鍋爐的關(guān)鍵工序。目前，太原鍋爐集團(tuán)有限公司引進(jìn)中頻加熱旋壓收口設(shè)備用于集箱本體制造，采用兩端旋壓收口代替焊接端蓋，減少了制造工序，縮短了制造工期，降低了制造成本，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能提升及節(jié)約成本的既定目標(biāo)。本文主要介紹保證12Cr1MoVG 集箱旋壓收口熱成形質(zhì)量系列試驗(yàn)及結(jié)果，以及通過試驗(yàn)確定的熱成形工藝。

1 12Cr1MoVG 集箱收口試驗(yàn)

試驗(yàn)所用材料為規(guī)格Φ273 mm ×25 mm 的12Cr1MoVG 合金鋼管，長度3 m。12Cr1MoVG 鋼管供貨狀態(tài)見表1，室溫力學(xué)性能見表2。

表1 12Cr1MoVG 鋼管熱處理供貨狀態(tài)

表2 12Cr1MoVG 鋼管室溫力學(xué)性能

擬定三種加熱溫度參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)（見表3），加熱設(shè)備為中頻加熱，方案1 的加熱溫度為（1 050±10）℃，方案2 的加熱溫度為（1 100±10）℃，方案3的加熱溫為（1 150±10）℃，三種方案的升溫速度均為快速升溫，最終成型溫度控制在850 ℃以上，采用設(shè)備自帶的紅外線測溫儀進(jìn)行測溫，成形后冷卻方式采用空冷，收口熱處理工藝見表3。收口完成后均進(jìn)行（720±15）℃/h 的退火熱處理。

表3 收口加熱工藝

2 力學(xué)性能及金相檢測

2.1 取樣位置

在加熱過渡區(qū)、收口開始處、收口端部采用線切割方式制取沖擊、金相、拉伸試樣毛坯，取樣位置見圖1。

圖1 試樣位置圖（mm）

2.2 力學(xué)性能試驗(yàn)

采用機(jī)加工方式加工為力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)試樣并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見下頁表4、表5。

表4 拉伸性能檢測結(jié)果

表5 沖擊功吸收功

2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1）方案1 各區(qū)域力學(xué)性能良好，符合材料標(biāo)準(zhǔn)要求；方案2 試樣強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，斷后伸長接近材料準(zhǔn)下限，形變區(qū)3 個沖擊值中兩個低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不合格；方案3 試樣的屈服強(qiáng)度合格，抗拉強(qiáng)度超出了材料標(biāo)準(zhǔn)上限，斷后伸長接近材料準(zhǔn)下限。

2）方案形變區(qū)沖擊值17 J、18 J、189 J，方案3 形變區(qū)沖擊值15 J、16 J、98 J，均有兩個低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不合格。

3）加熱溫度過高時，力學(xué)性能明顯惡化，加熱溫度達(dá)到1 100 ℃，形變區(qū)沖擊值不合格，加熱溫度達(dá)到1 150 ℃時，抗拉強(qiáng)度超出材料標(biāo)準(zhǔn)要求的上限值，斷后伸長率為材料標(biāo)準(zhǔn)的下限制。

2.4 金相及硬度檢測

金相采用Axio Vert A1 顯微鏡進(jìn)行拍攝，所有照片均為明場拍攝，浸蝕劑為4%硝酸酒精溶液；硬度采用美國威爾遜-BH3000-布氏硬度測試系統(tǒng)進(jìn)行測量。檢測結(jié)果見表6、圖2—圖4。

表6 方案1- 3 金相及硬度檢測結(jié)果

圖2 方案1 金相組織

圖3 方案2 金相組織

由金相及硬度檢測結(jié)果可知，方案1—方案3的收口過渡區(qū)、收口開始區(qū)、收口端部的金相組織為鐵素體+珠光體+貝氏體（見圖2—圖4），無超標(biāo)的異常組織，從加熱過渡區(qū)到形變區(qū)晶粒明顯長大；隨著加熱溫度的升高，收口開始區(qū)與收口端部的晶粒逐漸變大；隨著加熱溫度的升高，各個區(qū)域的硬度值逐漸升高。

圖4 方案3 金相組織

3 結(jié)論

1）“加熱溫度（1 050±10）℃，保溫時間15 min，旋壓收口下限溫度850 ℃，成形后空冷”工藝能夠保證12Cr1MoVG 集箱中頻感應(yīng)加熱旋壓收口熱成形質(zhì)量。

2）加熱溫度是影響集箱收口后性能的關(guān)鍵因素之一，加熱溫度高于1 090 ℃，形變部位力學(xué)性能惡化，晶粒明顯長大，生產(chǎn)制造時應(yīng)嚴(yán)格把控加熱溫度上限值。