搪玻璃压力容器用热轧中厚Q245R钢板的性能_孙全社.pdf
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1、 第 卷 第 期上 海 金 属,年 月,作者简介:孙全社,男,教授级高级工程师,主要从事钢铁材料及加工工艺研究,:搪玻璃压力容器用热轧中厚 钢板的性能孙全社 魏 娇 王双成(宝山钢铁股份有限公司 中央研究院,上海)【摘要】采用箱式炉模拟热轧正火态 厚 钢板的高温烧成。检测了钢板的微观组织、拉伸性能、冲击性能和氢穿透时间()。结果表明:模拟高温烧成的钢板表层、和 厚度处的微观组织与正火态类似,由带状珠光体和铁素体组成,烧成前后钢板的铁素体晶粒尺寸无明显变化;模拟高温烧成前后钢板的屈服强度、抗拉强度没有明显变化,断后伸长率升高,冲击韧性下降,但均满足标准要求;正火态钢板表层、和 厚度处的 为 ,远
2、低于钢板双面或全表面涂搪玻璃要求的 临界值,且从钢板表面至中心的 值有明显差异;随着钢中碳质量分数的降低和珠光体体积分数的减少,玻璃层中气泡的数量和直径减小,有利于提高玻璃层质量。【关键词】搪玻璃,中厚钢板,氢穿透时间,拉伸性能,冲击性能中图分类号:;文章编号:()(,)【】,()(),;(),;(),;(),【】,第 期孙全社等:搪玻璃压力容器用热轧中厚 钢板的性能 搪玻璃压力容器是将钢板和玻璃质釉料通过高温烧结而成,与不锈钢和有色金属压力容器相比,搪玻璃压力容器不仅制造成本显著降低,而且兼具金属的高强度和玻璃层的高化学稳定性、优良的热稳定性、耐磨和耐蚀性及绝缘性、不沾性和隔离性等优点,被广
3、泛应用于石油化工、医药及食品加工等行业,。目前我国是世界最大的搪玻璃设备制造国。钢板是制作搪玻璃压力容器的关键材料,既决定整体结构的强度和韧性,还在很大程度上决定搪玻璃容器的质量和设备的使用寿命。发达国家有搪玻璃的专用钢板并建立和执行相应的标准。我国的搪玻璃钢板主要是普通的、等压力容器钢板。搪玻璃钢板的性能要求除强韧性、塑性和焊接性外,还要求有良好的抗鳞爆性能和抑制气泡性能等。据统计,玻璃层爆裂或剥落导致的搪玻璃压力容器失效占 以上。由于 钢板并非搪玻璃专用钢板,其设计和生产没有考虑搪玻璃和烧成工艺要求,需根据搪玻璃工艺和设备的使用特点研究钢板的微观组织、拉伸性能和抗鳞爆性能等。试验材料与方法
4、试验用材料为 厚热轧正火态 钢板,其化学成分如表 所示,符合国标要求。表 试验用 钢板的化学成分(质量分数)()元素质量分数 国标 元素质量分数 国标 将正火态钢板加工成尺寸为 的试样在箱式炉中按以下工艺模拟搪玻璃的高温烧成过程:空冷 空冷 空冷 空冷 空冷。从正火态钢板的 厚度处及模拟高温烧成的钢板表层、和 厚度处取样制备金相试样,用(体积分数,下同)硝酸酒精溶液腐蚀,采用 光学显微镜进行金相检验。按 金属材料 室温拉伸试验方法要求沿钢板横向取样并加工成 标准圆棒拉伸试样,其标距段直径为 、总长度为 ,每 根试样为一组。室温拉伸试验在 型电子拉伸试验机上进行。按 金属夏比缺口冲击试验方法要求
5、沿钢板横向取样制备夏比 形缺口冲击试样,尺寸为 ,每组 个。冲击试验在 型电子冲击试验机上进行。对正火态钢板试样采用电化学法进行渗氢试验,测定钢板的氢穿透时间(),据此评定钢板的抗鳞爆性能。目前,国内外均主要根据 玻化搪瓷用冷轧低碳钢平板产品:技术交货条件测定钢板的氢穿透时间,但该标准仅适用于厚度为 的钢板。由于本文试验用钢板的厚度为 ,不能直接用全厚度钢板测试。为此,从钢板的表层、和 厚度处切取厚度约 的试样。由于中厚钢板沿厚度方向的轧制变形量和轧后冷却速率不同,可能导致其微观组织及性能不均匀。由于氢穿透时间与钢板厚度的平方成反比,并且冷加工变形对钢板的氢穿透时间有显著影响,因此对试验和加工
6、的要求非常严格。线切割试样要求试样的上、下面平行且平行于钢板表面,剖面尺寸为(长 宽)。用 目()砂纸对试样上下表面进行除锈、打磨光洁后进行脱脂处理,即先用 盐酸洗涤 ,然后清水冲洗 。再碱洗,即将酸洗的试样置于 硅酸钠溶液中浸泡,取出用清水冲洗 ,然后再置于 硅酸钠溶液中浸泡 。取出试样置于 清水中 后用清水冲洗 并吹干。按 对试样进行渗氢试验并计算氢穿透时间。上 海 金 属第 卷 试验结果 显微组织正火态及模拟高温烧成后钢板表层、和 厚度处的显微组织如图 所示。正火态钢板的微观组织主要为带状珠光体和铁素体,模拟高温烧成的钢板表层珠光体明显减少、铁素体增多,说明搪烧后钢板表层发生了明显的脱碳
7、,脱碳层深度约 。模拟高温烧成的钢板 厚度处和中心的微观组织无明显差异,均为带状珠光体和铁素体,铁素体晶粒尺寸也无明显变化。图 正火态()及模拟高温烧成后钢板表层()、()和()厚度处的显微组织 ()(),()和()拉伸和冲击性能表 为模拟高温烧成前后 钢板的拉伸性能和冲击韧性。表表明,正火态和模拟高温表 正火态和模拟高温烧成钢板的力学性能和冲击韧性 热处理状态屈服强度抗拉强度断后伸长率冲击吸收能量 正火()模拟高温烧成()()()国标 烧成钢板的屈服强度分别为 和 ,两者差异很小,而抗拉强度分别为 和 ,后者下降了 ,但断后伸长率分别为 和,后者明显提高。这说明钢板即使经受多次高温搪烧,对其
8、屈服强度和抗拉强度的影响也很小。模拟高温烧成的 钢板的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率及冲击韧性均满足国标要求。另外,模拟高温烧成的钢板 和 冲击韧性良好,但 冲击韧性很差。氢穿透时间按 测定的钢板氢穿透时间如表 所示。由表 可见,钢板不同厚度处的 值均远小于 。大量试验表明,值越小钢板的抗鳞爆性能越差,只有 值不小于第 期孙全社等:搪玻璃压力容器用热轧中厚 钢板的性能 的钢板双面或全表面涂搪时才不发生鳞爆。此外还发现,钢板 厚度处的 值最小、表层的最大,即 值随着与钢板表面距离的增加而减小,表明较厚钢板厚度方向的氢穿透时间和抗鳞爆性能可能有明显差异,不能简单地以表层或 厚度处的氢穿透时间来表征
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