文档介绍：提高16MnR钢板抗拉强度的探讨
摘要:对16MnR钢板强度偏低的原因进行了探讨,并提出了相应的改进措施。钢中MnS夹杂和少量的马氏体、贝氏体组织是导致钢板伸长率和冲击性能不合格的主要原因,消除钢板性能不合格的主要措施是降低钢中的夹杂物和调整轧制和冷却工艺。
关键词:钢板;强度;成分
1 前言
16MnR钢板是生产压力容器的主要材料,广泛应用于压力气罐、气瓶、反应器、换热器等设备的制造,是一种有较高技术含量的高附加值产品,为生产企业创造了较高的效益,其性能是否可靠直接关系到使用者的安全。16MnR钢是GB6654标准中的压力容器用钢,该钢属于低合金钢,主要用于制造各类中低压压力容器,其使用条件复杂,有的盛装易燃、易爆物品,有的盛装有毒物品,这些易燃易爆,有毒物品一旦泄漏,将会造成严重的环境污染并危害人身安,因此容器的质量好坏是保证人身安全,防止环境污染的关键所在。所以,16MnR作为压力容器用钢应具备以下要求:第一要具有足够的强度。按现行压力容器设计标准,受压部件的强度计算是以弹性失效为计算准则,以理想化的薄壳理论为依据,虽然已经考虑了安全系数,但在开孔和几何形状不连续处的局部应力巳接近或达到材料的屈服强度,因此16MnR钢必须具备足够的强度,特别是在经过热加工和多次热处理后要求钢材仍应保证强度性能下低于标准规定的下限值,第二要具有良好的塑性和韧性。压力容器用钢具有足够的塑性和韧性储备是压力容器抗脆断的必要条件之一,也是压力容器各种部件,封头,筒体,卷制,热压成形制造工艺的需要。第三要具有优良的焊接性。压力容器用钢具有优良的焊接性能是保证产品焊接质量的首要条件。第四要具有高的耐蚀性。压力容器用钢具有足够的耐蚀性以确保压力容器的长期安全运行。目前很多公司生产的
16MnR钢板的性能虽然大部分能满足用户的要求,但质量还不太稳定,其关键的性能指标,尤其是强度指标合格率还较低,在一定程度上制约了公司容器板的销售和新品种的开发。本文通过对某公司生产的16MnR钢板的性能统计和现场调查,分析了影响性能的主要原因,并就此问题提出了相应的解决措施。
目录
1、1碳、锰含量的调整
1、2硫含量的控制
1、3带状组织
1、4轧制温度对冷弯性能的影响
2影响16MnR强度的原因
3改进措施
一 、16MnR钢板性能现状
16MnR钢的主要强化元素是C、Mn,C、Mn含量与16MnR钢的冷弯合格率关系见表1。,冷弯合格率下降,所以对于16MnR不应靠提高碳当量来达到强化目的,而应以合金强化,同时降低碳当量。
表1 碳、锰含量与16MnR冷弯合格率的关系
元素含量/%
总批数/批
冷弯合格批数/批
冷弯合格率/%
C含量
≤
7
7
100
~
81
47
~
35
16
Mn含量
~
18
13
~
32
23
~
8
6
Mn对16MnR冷弯性能影响不大。因此,对于16MnR可适当提高Mn含量,但Mn含量超过一定范围,会对冲击韧性产生严重影响。
采用碳当量来综合衡量C、Mn对冷弯合格率的影响,见表2。由表2可见,%~%综合效果较好,%~%,%~%。
表2 碳当量与冷弯合格率的关系
碳当量Ceq
≤
~
>
总批数/批
30
74
19
冷弯合格批数/批
21
49
9
冷弯合格率/%
硫含量的控制
16MnR中的S和Mn较易形成含有少量硫化铁等夹杂的硫化锰固溶体,MnS是一种非常容易变形的夹杂物,其变形指数接近于1。在轧制过程中MnS发生变形,并延伸成条带状,使钢材的横向塑性大幅度下降。随着夹杂物级别的增加,冷弯合格率明显下降,且塑性夹杂影响明显。对试样冷弯后在裂纹部位进行了剖切取样,通过在高倍显微镜下观察,看出塑性夹杂以灰色的MnS为主,并有一定的长度与数量;而条带状的深灰色塑性夹杂(硅酸盐夹杂)较少。
MnS夹杂破坏了16MnR的连续性,当板材受到外加载荷时,夹杂物引起应力集中,导致钢板提前产生裂纹。
在冷弯时,因试样上部受拉应力,拉应力方向与轧向垂直,而轧向硫化物细长,故产生的显微孔洞比较大,因此在受到与其垂直的拉应力时,易使显微孔洞相连而层状向内发展,从而导致冷弯裂纹或裂断。高倍显微镜观察,评级为1