鋼的純凈化和性能教學(xué)課件

時(shí)間反復(fù)無常，鼓著翅膀飛逝鋼的純凈化和性能壓力容器用鋼的純凈化1引言2提高壓力容器用鋼的韌性3提高鋼的抗應(yīng)變時(shí)效性能4提高鋼的抗回火脆化性能5提高鋼的抗中子輻照脆化性能6提高鋼的耐腐蝕性能1引言近20多年來,由于煉鋼技術(shù)的迅速發(fā)展,采用了氧氣吹煉、各種爐外精煉及電渣重溶等技術(shù)。可使鋼中硫、磷、氫、氧氮等各種有害雜質(zhì)元素與夾雜物降低到極低水平,并可根據(jù)需要將壓力容器用鋼的含碳量降低到很低水平。壓力容器用鋼的純凈化,不僅可以改善鋼制造工藝性,如焊接時(shí)抗熱裂、抗冷裂與抗層狀撕裂等性能,更主要的是能顯著改善鋼的使用性能、從而可延長壓力容器的使用壽命及提高壓力容器的使用安全性。壓力容器用鋼的純凈化是當(dāng)前壓力容器技術(shù)最主要進(jìn)展之本文以一些應(yīng)用實(shí)例說明鋼的純凈化對(duì)提高壓力容器用鋼的使用性能與保證壓力容器安全的主要作用。2提高壓力容器用鋼的韌性壓力容器中的缺陷在使用中常會(huì)發(fā)生擴(kuò)展,當(dāng)裂紋擴(kuò)展到某臨界尺寸時(shí)將會(huì)引起爆炸等事故,此臨界裂紋尺寸的大小主要決定于鋼的韌性。對(duì)同一強(qiáng)度級(jí)別或同一牌號(hào)的壓力容器滲鋁如果鋼的韌性越高,則用此種鋼制成壓力容器所允許的臨界裂紋尺寸就越大,壓力容器的安全性也就越高。表2—1列出用不同冶煉方法生產(chǎn)的16MmR鋼板。由于其硫、磷雜質(zhì)含量不同使其沖擊韌性有很大的差別,6Omm的16MnR鋼板,由于采用了先進(jìn)的冶煉及爐前、爐后處理技術(shù),大大降低了鋼中硫、磷等雜質(zhì)元素含量,并有效地控制了硫化物夾雜的形態(tài),因而顯著地提高了鋼的沖擊韌性。可早提高16MnR鋼的純凈度是提高其韌性的有效途徑。高壓聚乙烯管式反應(yīng)器所用的超高壓鋼管,其設(shè)計(jì)壓力為285-350MRa,設(shè)計(jì)溫度約350℃。由于超高壓鋼管的工作壓力極高,操作時(shí)并承受疲勞載荷,使用中會(huì)萌生裂紋,并有裂紋爆破,危害極大。為安全考慮,要求超高壓鋼管用鋼有很高的斷裂韌性,使得臨界裂紋尺寸大于鋼管的壁厚,以保證在使用中發(fā)生裂紋擴(kuò)展時(shí),即使裂紋已穿透壁厚,仍不能達(dá)到臨界裂紋尺寸,只會(huì)發(fā)生泄漏而不會(huì)發(fā)生因裂紋達(dá)臨界尺寸而引起的爆炸,即所謂“只漏不破”。在生產(chǎn)鋼管時(shí),為得到高的斷裂韌性,必須采用先進(jìn)的冶煉方法以得到純凈的鋼圖2|1表示由于超高壓鋼管的冶煉方法不同,所生產(chǎn)鋼的純凈度不同,使同一屈服強(qiáng)度的鋼可有不同的斷裂韌性值表2-1-1不同純凈度的16MR鍘的沖擊糊性V型映口沖擊功y鋼板狀態(tài)6-10mm(熱乳或正火)32mn(正火0.015663360mm(正火)0.003185表22出我國高壓聚乙烯生產(chǎn)中已使用日本產(chǎn)433這些鋼中氫、氧、165氮等氣體含量也極低。表2-1-2超高壓鋼管用鋼的雜質(zhì)元素含量(重量%)340真空脫氣≤0.020≤0.010≤0.021≤0.002≤0.002≤0.00電爐冶煉真空劇氣≤0.015≤0005≤0.15|≤0.0|≤0.00005平爐冶煉435V|真空脫氣≤0.015≤0.0051≤0.03≤0.0035.00.00c.0.0002再電渣重熔曾實(shí)測4340鋼管橫向試樣的斷裂韌性值K=127MPa,4335V鋼管橫向試樣斷裂韌性值KC=167MPa。核反應(yīng)推壓力容器的安全性要求極高,近年來核壓力容器用鋼主要不是研究開發(fā)新的鋼種,而是努力提高現(xiàn)有鋼種的韌性圖212表示出不同年份生產(chǎn)的輕水反應(yīng)堆壓力容器A53B_鋼板與A5083鍛件因改進(jìn)冶煉技術(shù),提高了鋼的純凈度,從而使鋼的斷裂韌性有顯著提高。所有的斷裂韌性值都是由厚度大于240mm的大型試樣測得。由圖212可見,鋼的KC值達(dá)到20OMPa√m的溫度,在1966年為20℃,而1980年在-35℃即可達(dá)此值。SST-02DJCFCx三菱真空電弧爐重熔250°目鐵生產(chǎn)年份19802975°:966空氣中熔煉()x屈服強(qiáng)度試驗(yàn)溫度/亡圖2-1-1冶煉方法對(duì)鋼的圖2-1-2不同年份生產(chǎn)鋼的斷裂韌性的影響斷裂韌性曲線的比較用一段方法治煉的高鉻C)17%)鐵素體不銹鋼雖有與鎳鉿奧氏體不銹鋼相當(dāng)?shù)哪臀g性,但由于受鋼中雜質(zhì)如C、N的影響其沖擊韌性很低,難以用于制造壓力容器,當(dāng)采用真空重熔時(shí)。由于降低了含碳量與雜質(zhì)含量,可使高鉻不銹鋼有很高的韌性,見表213。由于純凈化提高了高鉻鐵素體不銹鋼的韌性,從而使超純鐵素體不銹鋼有較廣泛的應(yīng)用。我國目前生產(chǎn)的超純鐵素體不銹鋼的雜質(zhì)成份見表214。表2-1-3雜25%C鋼沖擊韌性的影響表2-1-4超純18%c鐵素體不銹鋼的雜質(zhì)成份(重量%)冶煉方法N|C→NP0027-0.060mocr感應(yīng)爐平均0618MoT≤05≤005≤0.0≤≤0m真空置塔002-0≤0.005≤0.05≤0.015≤000003008000|28,918MoTi型缺囗試樣純凈化不但可提高鋼的沖擊韌性與斷裂韌性,并可提高的疲勞強(qiáng)度。圖213是電爐冶煉與電渣重熔的180mm厚A53B鋼板的疲勞性能比較,由圖2|3可見電渣重熔鋼有更高的疲勞強(qiáng)度。電爐銅循環(huán)次數(shù)圖2-1-3電爐鋼與電渣重熔鋼的疲勞強(qiáng)度比較國外近年來將鋼的純凈化技術(shù)與鋼的微合金化技術(shù)、熱械控軋技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)了780MPa強(qiáng)度級(jí)別的低合金高強(qiáng)度鋼。在提高鋼的強(qiáng)度時(shí),使鋼有良好的韌性與制造工藝性。用此技術(shù)生產(chǎn)的78OMPa強(qiáng)度級(jí)別鋼的焊接性可與我國16MnR相當(dāng)見表215,目前擬將780MPa低合金高強(qiáng)度鋼推廣應(yīng)用于制造大型球形壓力容器表2-1-5新開發(fā)780MPa強(qiáng)度級(jí)別鋼的化學(xué)成份與焊接性(重量%序號(hào)A:0.0(.201.0021.250450.380050.010230.49000.260.90.250.00.0040210.45P=C+S30M/20+G20+N/6+Cm20+Ma/15+V/0+5B(%)+6+S4+N/40+Cr/5+Mo/4+V/4(%)41、學(xué)問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。——阿卜·日·法拉茲

42、只有在人群中間，才