一、影響不銹鋼彎頭性能及壽命的因素
不銹鋼彎頭具有較長(zhǎng)的使用壽命。從國(guó)外的不銹鋼管道使用情況看,不銹鋼彎頭的使用壽命可達(dá)100年,至少也有70年,與建筑物同壽命。不銹鋼彎頭管件突出的優(yōu)勢(shì)是耐腐蝕性能,如果不銹鋼管道在使用過(guò)程中,能正確的使用和保養(yǎng),可以有效的延長(zhǎng)使用壽命。
(一)材質(zhì)對(duì)管件使用壽命的影響
不銹鋼材質(zhì),304與304L的主要區(qū)別在于:304的含C(碳)量≤0.08%,而304L的含C量≤0.03%; 316材質(zhì)相對(duì)304L的含NI(鎳)比304高1%—2%,主要是降低了CR(鉻)含量,增加了MO(鉬)2%—3%,從而各自抗腐蝕性能力和抗腐蝕的環(huán)境有所不同。L代表低碳,如304L比304含碳量低,H與S代表耐高溫,如310S比310耐高溫性能強(qiáng),304H比304耐熱,316、316L是船用材料,具有強(qiáng)耐腐蝕性。304不銹鋼材質(zhì)有兩種:一級(jí)材質(zhì)和二級(jí)材質(zhì)。而二級(jí)材質(zhì)也就是鋼廠(chǎng)的次等品,主要區(qū)別在于:二級(jí)材料表面、含鎳量、厚薄不均勻等,比一級(jí)材料便宜。鋼廠(chǎng)稍加處理后進(jìn)入市場(chǎng),但質(zhì)量不穩(wěn)定。
(二)成型工藝對(duì)管件性能及壽命的影響
“管件成型”是管件生產(chǎn)工藝中重要的步驟,管材在加工過(guò)程中隨著應(yīng)力的不斷增加,在力的作用下精度容易發(fā)生變化。
現(xiàn)在大部分管件生產(chǎn)企業(yè)在成型工藝中主要采取了“冷擠壓”和“脹形”工藝。生產(chǎn)工藝的不同,管件的尺寸、壁厚和功能會(huì)存在差異,所以,采用什么樣的成型工藝,既保持質(zhì)量的穩(wěn)定,又提高生產(chǎn)效率,是非常重要問(wèn)題,下面介紹兩種工藝的特點(diǎn)
1、“冷擠壓”工藝:把下料后的不銹鋼毛坯管放入模腔中,通過(guò)壓力機(jī)上固定的凸模向毛坯施加壓力,使不銹鋼毛坯管產(chǎn)生變形,而制得管件的尺寸要求。主要特點(diǎn):
(1)表面光潔。擠壓件一般尺寸精度可達(dá)8~9級(jí),若采用潤(rùn)滑僅次于拋光表面。用擠壓方法制造的零件表面,一般不需要再加工。
(2)冷擠壓工藝配置輔助手段,可達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。如管件“U型槽”和“三通拉口”成型,在擠壓過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)料方式,以達(dá)到“U型槽” 和“三通拉口”壁厚不減薄,確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
(3)冷擠壓會(huì)使管件拉應(yīng)力的產(chǎn)生。冷擠壓工藝具有冷變形的特性,在擠壓過(guò)程中金屬毛坯處于三向壓力狀態(tài),變形后金屬組織有改性現(xiàn)象。
2、“脹形”工藝:脹形工藝是在管坯內(nèi)部通以高壓液體﹑氣體或固體軟模﹐迫使管材塑性變化﹐以達(dá)到工件的外形尺寸要求。主要特點(diǎn):
(1)脹形時(shí),材料的變形局限于固定的模具內(nèi),質(zhì)量穩(wěn)定。工件不會(huì)產(chǎn)生起皺現(xiàn)象,成形的工件表面光滑、回彈小。
(2)脹形時(shí),材料處于雙向受拉的應(yīng)力狀態(tài),在模具的作用下,迫使管材壁厚減薄、表面積增大,獲得要求的幾何形狀。
(3)脹形時(shí),管材變形區(qū)局限于變形區(qū)范圍內(nèi),管材不向變形區(qū)外轉(zhuǎn)移。如管件U形槽的形成是靠管材的局部變薄來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
(三)壁厚對(duì)管件連接及壽命的影響
薄壁不銹鋼水管的壁厚是管道連接強(qiáng)度的關(guān)鍵。壁厚減少到安全系數(shù)以下,可靠性必然下降幾個(gè)等級(jí)。實(shí)際上管道的壁厚是保證管道連接的強(qiáng)度,同時(shí),壁厚還具有在各種環(huán)境下抗振的功能、管道耐外力沖撞的性能、及隱蔽工程中的使用壽命和抗腐蝕等能力。這里著重介紹不銹鋼彎頭的壁厚對(duì)連接與使用壽命的關(guān)系。
1、生產(chǎn)過(guò)程中壁厚變化對(duì)質(zhì)量影響
管件在生產(chǎn)過(guò)程中要經(jīng)過(guò)下料、彎管、成型(冷擠壓、脹型)等多道工序。首先影響壁厚的主要是彎管、成型等工序。采用的成型工藝不同,對(duì)管件的壁厚會(huì)產(chǎn)生較大影響。
(1)彎管對(duì)管件壁厚的影響。管材彎曲成型中,管材彎曲的形狀變化是材料位移,是塑性變形的表面現(xiàn)象,其變形實(shí)質(zhì)在于管壁外則伸長(zhǎng)減薄、管材內(nèi)則縮短增厚。管壁厚度的減薄量是隨材料硬化指數(shù)增大而增加。
所以在管材彎曲設(shè)計(jì)和選用材料壁厚時(shí),應(yīng)考慮到管材的伸長(zhǎng)性能以及彎管外側(cè)變薄的重要因素,采用合理的壁厚管材,否則彎曲拉伸后外側(cè)壁厚很難保證尺寸要求,同時(shí),彎管半徑的大小,也會(huì)對(duì)壁厚產(chǎn)生較大影響。
(2)脹形對(duì)管件壁厚的影響。管件脹形是在壓力作用下使管材沿徑向擴(kuò)張的成形,脹形既可以完成管坯的局部擴(kuò)張,也可完成管坯的整體擴(kuò)張。脹形過(guò)程可分為:“軸向無(wú)收縮”和“軸向有收縮”變形方式。
(A)軸向無(wú)收縮變形:脹形部位完全靠管坯壁厚的局部變薄而成形,變形性質(zhì)是在管材毛坯上端的局部成形,管材下端壁厚不變?。ㄒ?jiàn)圖1)。如管件三通的脹形是“軸向無(wú)收縮變形”。
(B)軸向有收縮變形:在脹形部位管坯壁厚局部變薄的同時(shí),還伴有一定的管坯軸向的自由