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水簾生產(chǎn)廠家超低碳貝氏體鋼在離心通風(fēng)機上的應(yīng)用風(fēng)電技術(shù)帶頭人
摘要： 簡明闡述了高強度、高韌性、綜合性能穩(wěn)定的超低碳貝氏體 Q550CFD 鋼特點，進行了焊接性能試驗并在離通風(fēng)機上得以實際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：離心式通風(fēng)機；超低碳貝氏體鋼；焊接；葉輪
中圖分類號： TG44 文獻標(biāo)識碼： B
The application of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel in centrifugal fan
Abstract: this paper has briefly specified the characteristics of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite Q550CFD steel , which are high strength, high toughness , and comprehensive properties stability. The welding performance test is carried out and it has applied in centrifugal compressor.
Key words: centrifugal compressor; javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel ; welding; impeller
0 引言
離心通風(fēng)機廣泛應(yīng)用在建材、冶金、電力、化工等各個領(lǐng)域。隨著風(fēng)機市場需求向高參數(shù)化、大型化發(fā)展，這就對風(fēng)機產(chǎn)品采用的材料及制造工藝提出了更高、更新的要求，風(fēng)機葉輪的制造必須要選用高強度、高韌性綜合性能穩(wěn)定，可焊性好的材料以確保產(chǎn)品的設(shè)計需要，運行安全可靠。
1 超低碳貝氏體鋼的特性
超低碳貝氏體鋼是國際上近20年來，發(fā)展起來的高純凈度、高強度、高韌性、焊接性能優(yōu)良的新鋼系，被稱譽為21世紀(jì)鋼種，它是現(xiàn)代冶金生產(chǎn)技術(shù)與物理冶金研究成果相結(jié)合的產(chǎn)物。鋼的碳含量很低，因此碳的危害、碳化物析出的影響等問題基本消除，具有低的碳當(dāng)量和較低的焊接裂紋敏感性，可以實現(xiàn)焊前不預(yù)熱或低溫預(yù)熱、焊后不熱處理，熱影響粗晶區(qū)在各種冷卻條件下均能得到極高韌性，鋼材韌性明顯高于同強度級別的普通微合金鋼。屬低焊接裂紋敏感性高強度鋼，國際上稱為CF鋼。這類鋼在發(fā)達國家的石油天燃氣管線、工程機械、海洋設(shè)施、橋梁、壓力容器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。
焊接性能的好壞是評價鋼材使用性能的主要標(biāo)志之一[2]。超低碳貝氏體鋼除了強度和綜合性能優(yōu)于普通的低合金鋼以外，良好的焊接性是在葉輪制造上應(yīng)用的必要條件。鋼材本身的性能、與之配套的焊接材料和正確的焊接工藝，是超低碳貝氏體鋼在風(fēng)機上應(yīng)用的3個重要因素。
Q550CFD 鋼技術(shù)指標(biāo)見表1和表2。
表1 Q550CFD鋼的化學(xué)成分
C
Si
Mn
P
S
Pcm
不 大 于
0.08
0.50
1.80
0.020
0.010
0.25
為保證鋼板的性能可添加V、Nb、Ti、Cr、Cu、Ni、Mo、B等合金元素，具體含量在質(zhì)量證明書中注明。
. 表2 Q550CFD 鋼的力學(xué)性能
厚度/mm
屈服強度/（N/mm2）
抗拉強度/（N/mm2）
伸長率/%
彎曲180°
d=彎心直徑
a=試樣厚度
沖擊功Akv/J
縱向
交貨狀態(tài)
≤50
≥550
670～830
≥16
d=3a
-20℃
≥47
TMCP加回火
注：（1）鋼的牌號表示方法：屈服點的漢語拼音字母（Q）、屈服強度數(shù)值、國際上代表低焊接裂紋敏感性的英文字母CF（crack free的縮寫）及質(zhì)量等級符號（C、D、E）組成，其中D為沖擊值-20℃的。
（2）TMCP為鋼板交貨狀態(tài)，溫度-形變控軋控冷。
（3）Pcm為焊接裂紋敏感性指數(shù)，Pcm（%）=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 。
2 Q550CFD 鋼斜Y型坡口抗裂性試驗
2.1 試驗方法與標(biāo)準(zhǔn)
采用富氬氣體保護方法，參照GB/T4675.1《焊接性試驗斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)，進行了斜Y型坡口焊接裂紋試驗。
２.2 試驗結(jié)果
對于屈服強度500MPa級以上的鋼，焊接時一般都需要進行100～150℃或經(jīng)更高的溫度預(yù)熱后焊接。由于Q550CFD屬于低焊接裂紋敏感性高強度鋼，實際碳當(dāng)量小于0.40%、焊接裂紋敏感性指數(shù)遠遠小于0.25%，所以在試驗中沒有進行預(yù)熱，在室溫下焊接，空氣中自然冷卻，試件焊后放置48h以后解剖試件、加工試樣，觀測裂紋率，試驗結(jié)果見表3。
表3 斜Y型坡口焊接裂紋試驗結(jié)果
鋼號
板厚/mm
焊接方法
試件溫度/℃
表面裂紋率
根部裂紋率
斷面裂紋率
Q550CFD
20
富氬氣體保護焊
5
0
0
0
從試驗結(jié)果上看，試件未預(yù)熱，試驗條件又很嚴(yán)格，表面、根部、斷面裂紋率均為0，證明Q550CFD鋼抗裂性能良好。
３ Q550CFD 鋼氣體保護焊焊接工藝性試驗
焊接試板長度方向為軋向，試板鋼板厚20mm，長為500mm,寬為300mm。坡口型式：60°V型、1mm鈍邊、間隙2～3mm。預(yù)留反變形量，正面焊接后，將反面機械清根后焊接，焊接工藝參數(shù)見表4。
焊接接頭性能試驗結(jié)果見表5。
表4 Q550CFD 鋼氣體保護焊焊接工藝參數(shù)
焊接材料
保護氣體
焊接電流/A
電弧電壓/V
層間溫度/℃
氣體流量/L/min
焊接速度cm/s
強度級別為550MPa
直徑φ1.2
Ar80%
+CO220%
220～260
23～28
＜150
18～20
0.5
表5 焊接接頭性能試驗結(jié)果
抗拉強度/（N/mm2)
180°彎曲d=3a
Akv(-20℃)/J
710
側(cè)彎合格
焊縫
65
昨日，市科技局向社會公示2010年度中山市科技獎擬獎項目，包括科技重大貢獻獎1人、產(chǎn)學(xué)研合作獎3家、科技進步獎89項等。公示之日起20日內(nèi)可受理書面異議，異議應(yīng)當(dāng)簽署真實姓名或加蓋單位公章，并注明聯(lián)系方式，受理地址是市政府729室，市科技局產(chǎn)學(xué)研結(jié)合與科技服務(wù)管理科。
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