冷成形或温成形的受压元件,当成形时的变形量较大时,会产生明显的冷加工硬化,使材料的强度、硬度提高,塑性、韧性降低,同时还会产生较大的内应力。为恢复材料的力学性能,消除或降低残余加工应力,必要时应对冷成形或温成形的受压元件进行热处理。 冷成形或温成形的受压元件是否需要进行热处理,主要取决于冷加工变形程度和受压元件的使用条件。通常以变形率作为衡量冷加工变形程度的指标,采用钢板冷成形的受压元件,其变形率的控制指标以及其他控制条件按照下述2)中的规定。 1) 冷成形受压元件的变形率 钢板成形时的变形率计算公式如下: 单向拉伸(如筒体成形):变形率(%)=50δ(1-Rf/Ro)/Rf 双向拉伸(如封头成型):变形率(%)=75δ(1-Rf/Ro)/Rf 式中:δ——板材厚度 Rf——成形后的中面半径 Ro——成形前的中面半径(对于平板,Ro为无限大) 2)采用钢板冷成形或温成形的受压元件 当符合下列任意条件之一时,且变形率超过表1的范围,应在成形后进行相应热处理恢复材料的性能。
需要说明的是,采用分步成形工艺时,若不进行中间退火或固溶处理(以下简称中间热处理),者上述1)和2)条中成形件的变形率为各分步成形的变形率之和;若进行中间热处理,则分别计算成形件在中间热处理前、后的变形率之和。 表1 采用钢板冷成形受压元件的变形率控制指标 表1的注释中规定奥氏体不锈钢的冷成形受压元件,当设计温度超过675℃,且加工变形率超过10%时,就应在成形后进行热处理。这是因为冷加工变形率较大的奥氏体不锈钢受压元件在蠕变温度范围(540℃)使用时,会再结晶成细小的晶粒,导致蠕变速率增加,持久强度降低;或者,由于韧性降低而过早地产生蠕变裂纹,并且由于应力集中(缺口,焊接附件等)的存在而加剧。上述两种情况均会损害冷成形的奥氏体不锈钢受压元件在蠕变温度范围的使用性能。 冷成形或温成形的受压元件需要进行热处理以恢复材料的性能时,对于碳素钢和低合金钢受压元件应采用何种热处理来恢复材料的性能是一个值得探讨的问题。经过对ASME、日本JIS B8267、 欧洲EN13445-4、澳大利亚AS 4458等标准的对比和分析,可认为,由于冷成形受压元件进行热处理的目的是消除冷加工硬化,恢复材料的性能,采用材料供货状态所要求的热处理(正火、正火加回火或调质处理)显然能比较可靠地恢复材料的性能。但是,也不应该排除相当于再结晶退火的消除应力热处理,只要制造单位通过适当的试验(例如母材热处理试件的力学性能试验)证明消除应力热处理能够使冷成形或温成形的受压元件恢复材料所要求的性能,则这样的热处理也是可以采用的。 |