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              U型q345e無縫方管段熱處理工藝

              2021-10-3 15:02:06??????點擊:

                石油化工生產中普遍應用的典型工藝設備。隨著石油化工裝備的大型化以及火電、核電技術的發展,U型q345e無縫方管段熱處理工藝 U型管式換熱器是管殼式換熱器的一種。U型管式換熱器以其熱補償性能好、傳熱性能好、承壓能力強、結構簡單、便于檢修和清洗、造價便宜等優點得到更為廣泛的應用。但是由于因管束中間部分的管子難以更換,且U型換熱管在彎制過程中容易產生橢圓度、殘余應力等現象,會影響換熱管的使用壽命。因此,按標準要求,對有耐應力腐蝕要求或要求消除殘余應力時,碳鋼和低合金鋼U型換熱管q345e無縫方管檢驗合格后,對其q345e無縫方管段及至少150mm直管段應進行消除應力熱處理。熱處理后,再逐根進行水壓試驗,以保證換熱管的各項性能。本文針對某U型換熱器設備換熱管冷彎后熱處理工藝進行了介紹,并分析熱處理后表面出現少量氧化皮的原因。通過試驗論證了選擇的熱處理參數和熱處理方法下,換熱管表面出現的少量氧化皮對換熱管的各項性能無影響[12]。1換熱管材料介紹某換熱器設備管程介質為液氨,設計壓力為23.3MPa設計溫度為7033℃,U形換熱管材質為Q345E規格為Φ19mm3mm材料的化學成分見表1力學性能見表22q345e無縫方管段熱處理工藝換熱管采用工裝進行冷彎,冷彎后成型工藝滿足尺寸公差的要求。合格后,按標準對q345e無縫方管段及直管段至少150mm范圍內進行消除應力熱處理。熱處理后,再逐根進行水壓試驗。

                換熱管q345e無縫方管合格后按組擺放在一起,管頭處采用保溫棉塞住管口,以防熱處理過程中加熱段管內壁發生氧化。q345e無縫方管處采用履帶式局部消除應力熱處理,履帶寬度為450mm覆蓋q345e無縫方管段及直邊段150mm范圍內的管子,并采用保溫棉覆蓋保溫,測溫熱電偶置于履帶內表層與履帶直接接觸的換熱管壁上,防止與履帶直接接觸的部分換熱管出現過熱。按設定升溫速度升溫,620±20℃溫度條件下保溫15min保溫后,按設定降溫速度降溫,當溫度小于400℃以后,去除保溫棉,空氣中空冷[3]。具體熱處理工藝路線如圖1所示。3試驗換熱管熱處理后表面出現少量氧化皮,q345e無縫方管段外側比其余部位氧化皮略多。由于換熱管在q345e無縫方管過程中外側存在拉應力,造成q345e無縫方管段外表面氧化皮沒有q345e無縫方管前致密,因此熱處理過程中鐵會往表層擴散;而氧則相反,通過氧化皮薄膜會往金屬里面擴散,從而進一步氧化而出現較厚的氧化皮,表面殘余應力作用下會出現部分氧化皮脫落現象[45]。為確定熱處理后出現的氧化皮對換熱管使用性能是否有影響,利用備用換熱管進行試驗,截取部分換熱管,熱處理爐內按原熱處理工藝參數進行熱處理后,表面也同樣出現氧化皮。采用萬能拉伸試驗機對熱處理后的試樣進行了全截面拉伸試驗,結果如表3所示。采用里氏硬度計對試樣進行了表面硬度測試,測試結果如表4所示。由表3可知,試驗管在室溫條件下的拉伸強度平均值為508MPa比要求的最低抗拉強度值高出18MPa屈服強度平均值為349MPa比要求值高;斷后延伸率也達到30%,滿足要求。說明換熱管在熱處理后的力學性能符合要求。從表4中可知,熱處理后換熱管表面硬度也在標準要求范圍內,說明熱處理過程中降溫速度控制合理,未出現表面脆硬而導致的硬度超標現象。另外,為確定熱處理后材料的組織成分是否發生變化,首先采用牛津直讀光譜儀對熱處理后的換熱管進行化學成分測試,測試結果見表5并對熱處理前、后換熱管橫截面采用4%硝酸酒精侵蝕后,金相顯微鏡下觀察其金相組織,見圖2從化學成分表中可見,各元素含量符合標準要求,未見因溫度過高而出現化學元素燒損。對熱處理前、后材料金相組織圖對比分析發現,材料組織皆為珠光體和鐵素體組成,并未因溫度過高而出現珠光體退化現象。

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