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    45公斤級的強度鋼是在大口徑鋼管的基礎上加入適量的氮，使之與釩生成氮化釩(VN)，從而達到強化基體、細化晶粒的作用，同時也提高了厚鋼板的機械性能。氮的合金化是通過在爐內或缸內加入氮化錳鐵實現的。

    在大口徑厚壁鋼管中，碳，錳、硅限量遵守一般低合金鋼的規(guī)律。釩、鋁、氮是根據下述理由確定的：所含釩從0.0200和氮從0.008%起，鋼材強度和韌性會隨釩、氮含量的增加而提高，但氮含量大予0.025%會惡化鋼的表面質量；釩除保證與氮充分化合外，尚有余量與碳化合，含釩過多也會降低塑性；加鋁會改善鋼的韌性，但過多也會產生大量氮化鋁( AIN)，因之，失掉氮化釩的強化作用，從而導致強度的降低。冶標(YB)13-69規(guī)定的15錳釩氮的化學成分及機械性能如表所示。

    大口徑厚壁鋼管的相變點見表6-2。

    縱軋的15錳釩氮厚鋼板（大于20毫米）綜合機械性能不佳，強度較高，屈服強度大于50公斤／毫米2，但塑性和韌性較低，故必須采用熱處理來提高鋼板的綜合性能。實踐表明，大口徑厚壁鋼管通過正火處理能改善其塑性，韌性。但正火后，強度有所下降。為使其保持一定的屈服強度，正火溫度一定要超過930℃，一般為970- 980℃。在輥底式爐加熱時間按2～2.5分／毫米計算。在必須做重正火處理時，則要提高正火溫度至1000℃以上。�；�處理后大口徑厚壁鋼管機械性能見表6-3。根據鍋爐汽包及容器的制造特點，要求大口徑厚壁鋼管具有一定的中溫性能（見表6-4）。此鋼種基本滿足了制造中壓鍋爐及容器的要求。

    大口徑厚壁鋼管中雖然含氮量較多，但仍有較好的抗時效性能。經正火處理的鋼板抗時效性能優(yōu)于熱軋鋼板，甚至在低溫下也具有較滿意的時效沖擊值，其時效性能見表6-5。

    第二節(jié)  大口徑厚壁鋼管的冷、熱加工工藝性能

    一、氣割性能

    用氧-乙炔焰切割是制造金屬結構的重要工藝過程。氣割熱循環(huán)對大口徑厚壁鋼管硬化程度影響的試驗結果列于表6—6。

    氣割邊裂紋試驗結果列于表6-7。

    由表可見，15錳釩氮可以用氧一乙炔焰進行切割，在鋼結構制造中不需要刨邊，可以直接進行焊接。二、氧一乙焰加熱性能

    火焰加熱對大口徑鋼管機械性能的影響如表6~8所示。加熱系沿著軋制方向，寬30毫米，試樣冷后沿橫向切取性能試樣。由表可見，火焰加熱對大口徑厚壁鋼管性能無不良影響，制造過程中可以采用火焰加工及矯正。

    三、其它

    某廠在用熱軋狀態(tài)的大口徑厚壁鋼管制造罐車時，對鋼材進行剪切，滾圓、刨邊、熱壓等均無困難，但冷作時，對缺口敏感性較大。施工時應予以注意。

    四、可焊性

    大口徑厚壁鋼管的強度較高，它的可焊性是大家比較關心的問題。對鏹材焊后熱影響區(qū)的裂紋傾向及脆化傾向等方面進行了試驗。

    1。熱影響區(qū)的裂紋傾向

    用大口徑厚壁鋼管制造我國第一臺大型罐車時，用最高硬度法、鐵研式、C．T．S法及十字接頭抗裂試驗等方法進行了試驗，所用焊條為結607。試驗結果分別列予表6--9、8-10、6~n及5-12。

    以上幾種抗裂試驗，無論是試件的表面或斷面均未發(fā)現裂紋，而且顯微硬度值一般較低。因此，可以認為，大口徑厚壁鋼管焊后熱影響區(qū)硬化不嚴重，裂紋傾向較小。

    2．熱影響區(qū)的脆化傾向某些單位對l5錳釩氮鋼的熱影響區(qū)脆化傾向進行了試驗。試驗結果發(fā)現，不論是正火狀態(tài)或熱軋狀態(tài)的鋼板，由于焊接熱的影響，從熔合線到離熔合線0.5毫米區(qū)域內產生了脆化現象，此區(qū)的特點，表現為硬度增高，晶粒長大，沖擊值下降，形成了焊接接頭中的韌性薄弱帶。此區(qū)的低濕沖擊比母材低30～63%，其中尤以- 40℃沖擊值下降得更多，但以后又選一步試驗發(fā)現，只要母材內釩、氨保持一定的比例，  （釩、氮比大予或等于12—.i 3時），鋼材經正火處理，焊后沒有脆化傾向，沖擊韌性也不下降（但熱軋狀態(tài)鋼板仍有脆化傾向）。因此，大口徑厚壁鋼管中、厚板應以正火狀態(tài)使用。

    自動焊時，不同焊接規(guī)范（即不同的焊接單位能）對熱影響區(qū)沖擊韌性的影響見表6-13。

    由表6-13可見，大口徑厚壁鋼管對焊接規(guī)范的適應范圍較廠‘。熱影響區(qū)的沖擊值隨焊接單位能的增加而有所下降，即大口徑厚壁鋼管淬硬傾向不大。但需注意避免過熱，不宜采用過大的焊接規(guī)范。

    第三節(jié)  大口徑厚壁鋼管的焊接

    手工焊可選用結507焊條，焊縫金屬的化學成分及機械性能如表6-14所示。

    自動焊和電渣焊焊絲采用H08MnMoA及HlOMn2MoVA，具體成分見附錄Ⅲ。焊縫金屬機械性能及化學成分列于表6~16。有的單位在焊薄板時用H10Mn2焊絲，焊縫的塑性和韌性稍低。大口徑厚壁鋼管用于制造鋼梁、桁梁、橋梁和動載結構時，要求

母材和焊接接頭有一定的疲勞強度。疲勞試驗時，由于母材原始狀態(tài)、焊接質量、加工質量等的不同，往往有時數據很分散。某些單位對大口徑厚壁鋼管的疲勞強度進行了試驗。試驗分母材、對接自動焊、十字形半自動焊、T型手工焊和高強度螺栓聯接等五組。疲勞試驗用鋼板為熱軋狀態(tài)，其性能與成分如表6-i5 F示。

    母材試件系將原15毫米厚的鋼板從兩面共刨去5毫米，而成厚度為10毫米的試件，其疲勞試件尺寸見圖6一1。

    對接焊試件，是采用將厚板從一側刨去5毫米，而后用直徑為4毫米的H08MnSiVTiA焊絲配合焊劑431采用自動焊焊成，其對接自動焊疲勞試件見圖6-2。焊縫表面用砂輪沿焊縫縱向磨平。

    十字形半自動焊試件是采用H08A配合焊劑431焊接而成。其十字形半自動焊試件見圖6~3。7{1型手工焊試件（圖6~4）是采用結427焊條焊成。

    圖6-5所示的高強度螺栓連接試件，是將15毫米厚的鋼板從一側刨去3毫米，制成厚度為12毫米的試件。刨過的板面，光潔度為V3，試件加工后進行磨擦面噴砂，而后進行噴鋅，疲勞試驗結果列予表6-17。由試驗結果看出，未經正火的大口徑厚壁鋼管，其焊接接頭對應力集中的敏感性較大，用于重要結構時，應盡量避免受力焊縫的出現。經試驗，正火后的大口徑厚壁鋼管的疲勞強度低于熱軋鋼板，對應力集中的敏感性有所改善。

    第四節(jié)  大口徑厚壁鋼管的產品應用舉例

    大口徑厚壁鋼管目前已用于制造新式大型罐車、大直徑蓄力器、大直徑的貯氧球罐、大型沉降塔等產品、現以罐車為例簡介如下：

    某廠的廣大工人和技術人員，遵照偉大領袖毛主席“自力更生”、“艱苦奮斗,的教導，用大口徑厚壁鋼管制造了我國第一臺大型罐車。它比用鍋爐鋼板節(jié)省了34%鋼材，自重系數減少為0.674,達到了世界先進水平。

    罐車焊接采用HlOMn2和HlOMnSi自動焊絲，配合焊劑431,16毫米厚板不開坡口。手工焊采用結607焊條。自動焊和常溫下手工焊不預熱。當低于10℃時，手工焊可適當預熱（預熱溫度不大于50℃）。

    試制成的新產品，已在各種氣候條件下使用(最低達- 40℃)，安全運行了二萬五千多公里。

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