封头

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2021-05-08 11:49:31

  钢材因冷作硬化会使其强度升高,塑性、韧性下降,或组织变化,耐腐蚀性能降低,因此,冷成形的受压元件于成形后进行热处理的目的,就在于恢复因冷作硬化而损失的某些性能;

  GB 150—1998用相对变形量作为判断冷成形或温成形的圆筒是否需要进行恢复性能热处理的依据。

  封头成形过程中的变形量远大于圆筒体,受钢材的冶炼、轧制技术水平及冷成形封头质量不够稳定所限,GB 150—1998无法采用相对变形量这一简便的办法来判断是否需进行热处理,而美、日等国标准用材料的纤维伸长率作为衡量的指标。

  GB 150—1998规定:冷成形封头应进行热处理,当制造单位确保冷成形后的材料性能符合设计、使用要求时,不受此限。现将原因说明如下:

  根据国外主要封头生产厂家的经验,当冷成形封头采用纤维伸长率来判断是否应进行热处理时,需对钢材的纯净度(S、P等有害杂质的含量)及性能提出某些必要的附加要求,而这些附加要求受国内冶金装备及技术水平所限尚难完全满足。

  国产冷成形封头如不进行热处理质量不够稳定,使用时、耐压试验时,甚至成形过程中均有事故发生,采用纤维伸长率作为判断指标的条件尚未成熟,从安全角度考虑GB 150—1998做了上述规定。

  从20世纪60年代始,我国已有压力容器专用钢标准,但受各种条件所限,如冶炼方法、轧制能力与水平等,钢材标准的水平较低。

  有关部门,如行业委员会、承压设备研究单位、钢材研究企业、钢材制造单位等一直在开展高纯净度封头等“真正意义上”的压力容器专用钢的研制工作,所谓“不受此限”就是当时为今后的技术发展留有余地。

  由于奥氏体不锈钢的韧性储备较大,热处理的温度往往位于奥氏体不锈钢的敏化区范围,降低其耐晶间腐蚀性能,因此,GB 150—1998规定:冷成形的奥氏体不锈钢封头可不进行热处理。

  所谓“可不进行热处理”,其意为韧性储备较大、相对的冷作硬化程度(亦即材料性能的损失程度)较低,以至于不影响材料的耐晶间腐蚀等性能。

  经过十几年的发展,我国冶金装备与技术水平得到了很大提高,可以严格限制碳素钢和低合金钢S、P等有害杂质的含量;

  碳素钢、低合金钢及不锈钢等“真正意义上”的压力容器专用钢标准中的S、P等有害杂质的含量大幅降低,标准水平与某些发达国家标准相当;

  封头专业化制造已经成熟,成形装备、成形能力世界领先,冷成形封头质量稳定。有鉴于此,GB/T 150.4参考ASME规范等,对冷成形的封头、圆筒等受压元件成形后是否需要恢复材料性能热处理,依变形率(纤维伸长率)等作出了较为详细的规定。

  封头成形为双向拉伸(见图15.7.3-4),除变形量计算与筒节存在差别外,其恢复材料性能热处理的条件及方法与圆筒相同。

  其变形率(%)公式为:75δ[1-(Rf/Ro)]/Rf(δ为板材厚度,即钢材厚度,mm;Rf为成形后中面半径,mm;Ro为成形前中面半径(对于平板为∞),mm。

  封头成形过程中的变形量远大于圆筒体,这一点从二者的变形率公式中即可看出,

  如钢材厚度、内径相同的半球形封头与圆形筒节,封头变形率是筒节变形率的1.5倍,若是椭圆形封头或碟形封头,变形率计算时,Rf(成形后中面半径)取变形最大区域之值,二者变形率的比值更大。

  变形率越大对材料性能的影响也越大,恢复性能热处理的概率越高。

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