Os tubos forjados ASTM A182 F91 são uma matéria-prima importante para juntas de tubos de caldeiras, o que afeta muito a qualidade das juntas de tubos. Portanto, é importante controlar sua qualidade. Para controlar a qualidade do bloco de matéria-prima, são realizados processos de forjamento, tratamento térmico e ensaios não destrutivos, análises físicas e químicas para verificação da qualidade. Este processo é viável e pode controlar bem a qualidade por meio da inspeção de qualidade.
O tubo forjado ASTM A182 F91 pertence aos forjados de manga e é importante Material metálico para conexões de tubos de caldeiras; a qualidade das ligações dos tubos tem um impacto maior, pelo que controlar a sua qualidade é de grande importância.
O aço da série 91 é o aço original tipo 9Cr-1Mo, que é formado pela adição dos elementos de reforço V, Nb, N, etc. Geralmente é chamado de aço resistente ao calor martensítico, mas o teor de Cr no padrão dos EUA é inferior a 10% do que a série ferrítica, então o nome do padrão ainda é tipo ferrítico (na verdade, o tipo de organização está disponível através de tratamento diferente processos e diferentes etapas, portanto não precisa estar vinculado ao nome).
GB5310-2008, o tipo de aço semelhante é 10Cr9Mo1VNb (tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão), em comparação com outro tipo chinês 1Cr9Mo1VNb com menos N. O mesmo que o aço 91 dos EUA é o aço resistente ao calor 1Cr9Mo1VNb (N). Agora apresentaremos o controle de qualidade no forjamento deste material utilizando o exemplo do produto acabado φ 400 x φ 280 x 980.
1. Desenho de projeto para peças forjadas
Diagrama de projeto para forjamento, diagrama para forjamento de tarugos, veja a Figura 1. O peso do tarugo de 937 kg é selecionado por cálculo. Ao selecionar o peso e as especificações do tarugo, é muito importante considerar a conicidade do mandril e o material adicional nas superfícies internas e externas que não seja um material poligonal e liso. A permissão de processamento e a quantidade de perda por incêndio também devem ser levadas em consideração.
Figura 1: Diagrama do tarugo do ferreiro
2. Verificando a barra
O processo de fundição é fusão em forno elétrico + refino extra em forno e desgaseificação a vácuo. Exigimos quatro tipos de inclusões não metálicas em sistema grosso e fino ≤ 1,5, total ≤ 4,5, melhor do que as disposições de GB5310-95. Controle o conteúdo de H e O para (H) ≤ 3 ppm, (O) ≤ 40 ppm. O conteúdo dos cinco elementos nocivos Pb, Sn, As, Sb e Bi é controlado em 200 ppm ou menos, os elementos químicos devem atender aos requisitos padrão, consulte a Tabela 1 abaixo.
Tabela 1 91 Composição química do aço (peso/%)
Nota: A faixa padrão não se refere ao conteúdo completo.
2.1 Danos causados por inclusões não metálicas
- Os sulfetos reduzem a resistência à corrosão do aço, bem como sua plasticidade, tenacidade e resistência à fadiga.
- Óxidos e silicatos destroem a continuidade da matriz do aço e levam a concentrações de tensões, reduzindo a plasticidade, tenacidade e resistência à fadiga do aço.
- Os nitretos aumentam significativamente a fragilidade do aço e formam-se facilmente fissuras.
2.2 Controle do teor de hidrogênio e oxigênio na qualidade dos lingotes da seguinte forma
- O hidrogênio no aço é o principal perigo para defeitos de fissuração por hidrogênio.
- O oxigênio degrada as propriedades mecânicas do aço e a formação de inclusões de oxidação leva à redução da plasticidade, tenacidade e resistência à fadiga do aço.
2.3 O perigo dos cinco elementos nocivos
- Seu ponto de fusão e o ponto de fusão do aço são relativamente baixos; se o aço for sólido, eles ainda serão líquidos. Portanto, eles são chamados de elementos de baixo ponto de fusão.
- Quando o seu conteúdo no aço excede um certo limite, reduzem significativamente as propriedades mecânicas a altas temperaturas, aumentam a fragilidade do aço a altas temperaturas e reduzem a resistência e tenacidade do aço, tornando-o quebradiço.
- Muitas vezes surgem juntos em um organismo, causando separação grave, e raramente existem sozinhos, portanto o dano ao aço é maior.
3. Controle do processo de forjamento de tubos forjados A182 F91
Forno de aquecimento a gás para aquecimento até a temperatura de forjamento, a temperatura inicial de forjamento é inferior a 1200 ℃o controle real é 1180 ℃a temperatura final de forjamento é superior a 800 ℃e o controle real é 850 ℃. O tempo de aquecimento é superior a 12,5 horas para obter a austenitização completa.
Temperatura inicial de forjamento, a temperatura de aquecimento do tarugo é geralmente a temperatura inicial de forjamento, que é chamada de temperatura inicial de forjamento. Geralmente está abaixo da linha da fase líquida de 150 – 200 graus. Sob a premissa de não causar “superaquecimento”, a temperatura de aquecimento deve ser a mais alta possível. Quanto maior a temperatura inicial de forjamento, melhor será a plasticidade do material e menor será a resistência à deformação.
Quanto maior a temperatura inicial de forjamento, maior a faixa de temperatura de forjamento, maior o tempo de forjamento e menor o fogo de forjamento (tempo de aquecimento do forjamento), o que pode melhorar a produtividade e reduzir o consumo de energia. Na temperatura final de forjamento, o calor do tarugo é gradualmente dissipado no processo de deformação do forjamento, a temperatura cai, a tendência ao endurecimento por trabalho aumenta, a plasticidade diminui, ocorrem dificuldades em deformações adicionais e podem aparecer rachaduras.
Portanto, a deformação do forjamento deve ser finalizada na temperatura adequada, a chamada temperatura final de forjamento. A temperatura final de forjamento geralmente não pode ser inferior à temperatura de recristalização do metal, para não causar problemas de deformação por endurecimento ou quebra da peça. Porém, não deve ser muito superior à temperatura de recristalização, caso contrário o grão de recristalização do forjamento torna-se muito grosso, o que estreita a faixa de temperatura de forjamento.
Aquecimento e Isolante: O aquecimento e o isolamento são utilizados para manter a temperatura do tarugo uniforme, organizá-lo uniformemente e uniformizar sua maleabilidade. No entanto, a altas temperaturas, o aquecimento durante muito tempo conduz a um “fenómeno de sobreaquecimento”. Portanto, o tempo de aquecimento e isolamento até que o tarugo atinja o limite depende da potência do forno de aquecimento, da temperatura do forno e da condutividade térmica do material metálico.
Forjamento em máquinas de forjamento de alta velocidade 3150, requisitos de taxa de forjamento superiores a 6, de acordo com o pilar grosso – trefilação longa – pilar grosso – puncionamento – trefilação longa – fricção, resfriamento no forno de forjamento e depois tratamento térmico de recozimento. A curva de aquecimento é mostrada na Figura 2.
Figura 2: Diagrama da curva de aquecimento
F91 AC1 e AC3 conforme diferença de composição, temperatura AC1 entre 800 ℃ e 830 ℃Temperatura AC3 entre 890 ℃ e 940 ℃. Temperatura Mf (temperatura final de transformação martensítica) em 100 ℃ (210 ° Para mais; O material F91 tem uma faixa de velocidade de resfriamento relativamente ampla, a organização austenita se transforma completamente em organização martensita, e essa faixa de velocidade geralmente é alcançada por normalização, portanto, o processo de tratamento térmico do material F91 é geralmente normalização + revenido. A curva de tratamento térmico é mostrada na Figura 3.
5. Dureza, resultados de testes metalográficos
Os resultados do teste de dureza estão listados na Tabela 2.
Os resultados dos ensaios metalográficos são apresentados na Figura 4. Amostras de 20 × 20 × 10 mm após tratamento térmico em laboratório para organização metalográfica, uma organização metalográfica para a martensita temperada tipo ardósia.
Tabela 2: Resultados do teste de dureza
| Nome do componente | Tubo forjado | ||
| Qualidade dos materiais | A182 F91 | Especificações | φ 400 x φ 280 x 980 |
| Modelo de instrumento | Testador de dureza TH160 Leeb | Número do instrumento | A07580890 |
| Área qualificada de dureza | ≤248 HB | Número do registro original | |
| Normas executivas | Método de teste de dureza GB/T 17394-2012 Leeb para metais | ||
| Resultados do teste (HBHLD) | |||
| Local de teste | Média (três pontos) | Local de teste | Média (três pontos) |
| Lado A 1 | 190 | Final B 1 | 200 |
| Lado A 2 | 203 | Final B 2 | 212 |
| Lado A 3 | 197 | Final B 3 | 202 |
| Lado A 4 | 206 | Final B 4 | 203 |
| Posição intermediária 1 | 215 | Posição intermediária 2 | 194 |
| Posição intermediária 3 | 208 | Posição intermediária 4 | 228 |
| Conclusão da inspeção | |||
| O valor de dureza atende aos requisitos da ASTM A-182/A-182M. | |||
Tabela 3: Resultados da análise da composição química
| Nome do componente | Amostragem de tubos forjados | Material nominal | A182 F91 | |||||
| Métodos analíticos | Método de análise de espectroscopia de emissão atômica | Normas executivas | GB/T11170-2008 | |||||
| Nome do instrumento | Espectrômetro de leitura direta | Modelo de instrumento | DV-6 | |||||
| Composição química (%) | C | Si | Mn | P | S | Não | Cr | |
| Requisitos padrão | 0,08-0,12 | 0,20-0,50 | 0,30-0,60 | 0,02 | 0,01 | 0,4 | 8,0-9,5 | |
| Valor de análise | 0,1 | 0,23 | 0,51 | 0,007 | 0,004 | 0,13 | 8,92 | |
| Composição química (%) | Mo | v | Não. | Ti | Zr | N | IA | |
| Requisitos padrão | 0,85-1,05 | 0,18-0,25 | 0,06-0,10 | 0,01 | 0,01 | 0,03-0,07 | 0,02 | |
| Valor de análise | 0,93 | 0,21 | 0,09 | 0,004 | 0,003 | 0,064 | 0,006 | |
| Diploma | As amostras testadas atendem aos requisitos de composição química do material da ASTM A-182/A-182M. | |||||||
Tabela 4: Resultados do ensaio de tração
| Nome de exemplo | Amostragem de tubos forjados | Natureza do material | A182 F91 | |||||
| Normas executivas | GB/T4338-2006,GB/T228.1-2010 | Especificações | φ 400 x φ 280 x 980 | |||||
| Status da amostra | Haste média de 10mm | Equipamento de teste | CSS-1120 | |||||
| Número da amostra | Temperatura de teste | Rs N/mm2 | Rp0,2 N/mm2 | A% | Z% | Requisitos padrão para ASTM A-182/A-182M | ||
| #1 | temperatura do quarto | 715 | 580 | 23 | 70,5 |
RS≥585N/mm2; Rp0.2≥415N/mm4; A≥20%, Z≥40%. |
||
| #2 | temperatura do quarto | 715 | 585 | 24 | 70,5 | |||
| #3 | temperatura do quarto | 720 | 595 | 22 | 71 | |||
| Diploma | Atenda aos requisitos relevantes dos padrões ASTM A-182/A-182M. | |||||||
Tabela 5: Resultados do teste de impacto
| Nome de exemplo | Amostragem de tubos forjados | Natureza do material | A182 F91 | ||
| Normas executivas | GB/T229-2007 | Especificações | φ 400 x φ 280 x 980 | ||
| Status da amostra | Amostra padrão | Equipamento de teste | JBZG-300 | ||
| Número da amostra | Temperatura de teste | KV2 (J) | Requisitos da norma ASTM A-182/A-182M | ||
| #1 | temperatura do quarto | 116 | Nenhum pré-requisito fornecido | ||
| #2 | temperatura do quarto | 109 | |||
| #3 | temperatura do quarto | 118 | |||
Tabela 6: Resultados do teste de flexão
| Nome de exemplo | Amostragem de tubos forjados | Natureza do material | A182 F91 | |||
| Normas executivas | GB/T 232 – 2010 | Especificações | φ 400 x φ 280 x 980 | |||
| Status da amostra | 25×12,5x200mm | Equipamento de teste | DLY-30 | |||
| Número da amostra | Temperatura de teste | Ângulo de curvatura | Diâmetro do centro de flexão | Resultado do teste | ||
| #1 | temperatura do quarto | 180° | 25mm | Qualificado | ||
| #2 | temperatura do quarto | 180° | 25mm | Qualificado | ||
Figura 3 Curva de tratamento térmico
Figura 4 Organização metalográfica A182 F91 400 vezes
6. Testes de composição química
O teste de composição química é utilizado para coletar amostras para análise, ver Tabela 3.
7. Teste de propriedades mecânicas
A direção da amostragem é circular; os resultados dos ensaios de tração, impacto e flexão são apresentados na Tabela 4, Tabela 5 e Tabela 6, respectivamente.
8. Torneamento fino
Inspeção final de falhas por partículas ultrassônicas e magnéticas após torneamento fino após passar a marca a ser usada.
