厚壁無縫鋼管的氧化還原反應(yīng)

  厚壁無縫鋼管材料火花鑒別法是利用鋼鐵材料在磨削過程中產(chǎn)生的物理化學(xué)現(xiàn)象判斷其化學(xué)成分的方法。當(dāng)鋼樣在砂輪上磨削時(shí)，磨削顆粒沿砂輪旋轉(zhuǎn)的切線方向被拋射，磨粒處于高溫狀態(tài)，表面被強(qiáng)烈氧化，形成一層Fe0薄膜。厚壁無縫鋼管中的碳在高溫下極易與氧發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)e0+C→Fe+C0，使Fe0還原;被還原的Fe將再次被氧化，然后再次還原。

  這種氧化還原反應(yīng)循環(huán)進(jìn)行，會(huì)不斷產(chǎn)生出C0氣體，當(dāng)顆粒表面的氧化鐵薄膜不能控制產(chǎn)生的C0氣體時(shí)，就有爆裂現(xiàn)象發(fā)生從而形成火花。爆裂的碎粒若仍殘留有未參加反應(yīng)的Fe和C時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，則出現(xiàn)二次、三次或多次爆裂火花。

  厚壁無縫鋼管中的碳是形成火花的基本元素，當(dāng)鋼中含有錳、硅鎢、鉻、鉬等元素時(shí)，它們的氧化物將影響火花的線條、顏色和狀態(tài)。根據(jù)火花的特征，可大致判斷出鋼材的碳含量和其他元素的含量。

  厚壁無縫鋼管冷拔后組織性能不均勻

  厚壁無縫鋼管冷拔過程中由于變形的不均勻性，從外表面層到內(nèi)表面層，變形程度是不一樣的，靠近外表面層的附加彎曲變形和附加切變形比較大，所以總變形程度外層比內(nèi)層大，因而，外晶粒較細(xì)，硬度較高，內(nèi)層則相反。若管壁越厚，摩擦系數(shù)愈大，模子的錐角越大，內(nèi)外層總變形程度的差別也愈大，組織和性能不均勻程度增大，因?yàn)閮?nèi)外層變形程度不一樣，厚壁無縫鋼管變形后內(nèi)外層的組織性能就不一致。

施例是對(duì)φ2032～φ3870供水管制作的詳述：

  1.主要技術(shù)參數(shù)：工作量：21320t;

  ***小管厚：12.5mm;

  ******管厚：42mm;

  其擴(kuò)口要求所示，3為工件(厚壁無縫鋼管);

  2.主要生產(chǎn)設(shè)備：

  (1)落地車床C6031A

  C6031A車床放在專用支架平臺(tái)上，使之滿足******管件旋轉(zhuǎn)和承受工 件******扭矩的需要;配備專用卡盤，方便裝夾和各種不同管徑的工件，并 連接固定。

  本車床的作用是裝夾管件，并驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，與工件連接的部件是專 用卡盤。

  (2)1000KW中頻加熱電源

  試驗(yàn)階段使用500KW中頻作為加熱電源，升溫較慢，費(fèi)時(shí)效率低;經(jīng)測 算工作量，重新訂制了1000KW中頻電源，效率提高了，質(zhì)量也得到了保證。

  中頻電源電壓為380V，輸出母線與加熱感應(yīng)圈7連接， 感應(yīng)圈7離工件3距離約30mm，感應(yīng)圈7與輸出母線通水(壓力為0.15Mpa) 冷卻。

  中頻電源的作用是對(duì)加熱感應(yīng)圈提供能量來源。

  (3)感應(yīng)加熱圈

  感應(yīng)加熱圈7連接中頻電源，對(duì)工件3喇叭口滾壓處加熱，但絕不能與 旋轉(zhuǎn)工件接觸;冷卻方式與電源輸出母線相同。

  (4)專用擴(kuò)張裝置

  由滾模壓頭、12MPa液壓系統(tǒng)、可調(diào)整支撐滾輪和限位裝置組成，如 喇叭滾壓原理圖如附圖4所示，1為動(dòng)力車床，2為卡盤，4為滾壓油缸，5為 進(jìn)位油缸，6為滾輪，8為限位裝置，9為支撐輪。

  滾模壓頭6是根據(jù)端口加熱擴(kuò)張的特點(diǎn)和BS534的要求設(shè)計(jì)的，直接 與工件3接觸并不斷向下滾壓，形成端口擴(kuò)張;設(shè)計(jì)推進(jìn)模具水平進(jìn)給和 垂直進(jìn)給兩個(gè)液壓系統(tǒng)，采用電磁閥控制，方便操作和保證，水平進(jìn) 給控制滾模壓頭定位，垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾模壓頭與工件的接觸程度，強(qiáng) 迫端口擴(kuò)張;支撐滾輪9托起工件3并抵消大部分滾模壓頭下壓受力：可通 過調(diào)節(jié)支撐滾輪9與端口之間的距離，控制喇叭口與直管段過渡段長度; 限位裝置8可直觀地觀察到端口的形成過程和到位提示或自動(dòng)停止垂直 進(jìn)給，保證管端喇叭口擴(kuò)張滾壓到位限位，符合BS534標(biāo)準(zhǔn)或業(yè)主的要求。

  (5)起吊設(shè)備

  起吊工件、工模具。

  3.端口擴(kuò)張工藝過程

  (1)擴(kuò)張前準(zhǔn)備工作

  ·厚壁無縫鋼管卷制;

  ·單節(jié)厚壁無縫鋼管縱向焊縫焊接;

  ·需擴(kuò)張端口250mm內(nèi)縱向焊縫磨平;

  ·厚壁無縫鋼管兩端350mm處用撐管加固、校園;

  ·焊接安裝連接板;

  ·裝夾工件;

  ·調(diào)整支撐滾輪9位置(視過渡段長度確定，如附圖2);

  ·檢查輸出線各接頭是否松動(dòng)，并檢查其絕緣情況;

  ·頂壓油泵壓力為12MPa，檢查油路是否暢通(然后關(guān)閉);

  ·設(shè)置警戒區(qū)域;

  ·C6031A車床試轉(zhuǎn)，油壓調(diào)為3Mpa，轉(zhuǎn)速1.2r/min;

  ·調(diào)整感應(yīng)圈位置，使管壁與感應(yīng)圈間隙約30mm;

  ·感應(yīng)圈通水0.15-0.2Mpa試驗(yàn)，不漏水、絕緣好。

  (2)工作原理

  根據(jù)厚壁無縫鋼管端口擴(kuò)張要求，調(diào)節(jié)好支撐滾輪、限位和滾模壓頭的位置 (水平)，啟動(dòng)中頻電源對(duì)擴(kuò)張端口加熱并同時(shí)啟動(dòng)車床使其受熱均勻，當(dāng) 端口加熱到850℃～900℃時(shí)，啟動(dòng)滾壓油泵使?jié)L模壓頭垂直向下對(duì)厚壁無縫鋼管 端口加壓，厚壁無縫鋼管與壓頭受力接觸、同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)厚壁無縫鋼管端口的擴(kuò)張。