焊接熱影響區(qū)的組織大致可分為兩類:不易淬火鋼組織和易淬火鋼組織。不易淬火鋼組織變化后形成熔合區(qū)、粗晶區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完全沖結(jié)晶區(qū)和時效脆化區(qū);易淬火鋼組織轉(zhuǎn)變后形成崔獲取、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)。
管線鋼屬于不易淬火鋼,焊接后熱影響區(qū)的熔合區(qū)和粗晶區(qū)對母材性能損傷較大,易形成脆化,其損傷程度取決于母材的合金系統(tǒng)、焊前母材的原始組織狀態(tài)和焊接規(guī)范參數(shù)等。對于低于X65鋼級的管線鋼,在線能量偏低時除產(chǎn)生鐵素體和珠光體外,還易產(chǎn)生馬氏體(M)、上貝氏體(Bu)和粒狀貝氏體(Bg);在線能量偏高時,粗晶區(qū)除易產(chǎn)生鐵素體和珠光體外,還易產(chǎn)生共析鐵素體和魏氏組織。一般認為,上貝氏體、先共析鐵素體和魏氏組織是造成脆化現(xiàn)象的有害組織。對于X70以上鋼級的針狀鐵素體管線鋼,粗晶區(qū)的組織主要為貝氏體(板條貝氏體和粒狀貝氏體)、塊狀鐵素體和先共析鐵素體。在板條或塊狀鐵素體間或塊狀鐵素體的基體上存有MA島。造成這種鋼粗晶區(qū)韌性降低的主要因素是:
(1)MA組成物的相對量、尺寸和形態(tài)。Ma越多、尺寸過粗或過長,以及分布不均勻等使脆化現(xiàn)象嚴重。
(2)有效晶粒尺寸或者說母材的晶粒長大傾向。隨著線能量的加大,不僅原奧氏體晶粒尺寸增大,而且二次結(jié)晶組織變粗、變大。板條鐵素體的減少以及塊狀鐵素體的增多成為粗晶區(qū)脆化的主要原因之一
連鑄圓管坯低倍組織主要由3個區(qū)組成:靠外表層的等軸細晶區(qū)、像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶區(qū)、中心是粗大的的等軸晶區(qū)
連鑄圓坯的低倍組織缺陷對管坯的加工性能、力學性能和鋼管質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。常見的低倍組織缺陷有:管坯皮下氣泡、疏松、縮孔、皮下裂紋、中心裂紋、組織偏析等。
管坯的皮下氣泡:存在連鑄坯表面的附近,形態(tài)為橢圓形。一般認為鋼水脫氧不足是管坯皮下氣泡產(chǎn)生的主要原因。一般需要對保護渣、鐵合金、鋼包、中間包進行烘烤、注流采用保護澆注。對于要求更高的鋼種,還要采用爐外精煉的方法對鋼水進行脫氣。存在皮下氣泡的連鑄圓管坯,在加熱爐加熱時氣泡內(nèi)表面會被氧化,軋后無法焊合就會形成鋼管表面缺陷。
管坯皮下裂紋:存在于連鑄圓管坯的柱狀晶區(qū)和表面細晶區(qū)過渡附近。距離管坯表面3~10 mm。只要此裂紋不貫通到外表面,就不會被氧化,在軋制壓力的作用下會焊合。一般不會產(chǎn)生嚴重的表面質(zhì)量。
中間裂紋和中心裂紋:存在于連鑄圓坯的柱狀晶區(qū),一般來講中間裂紋的方向和柱狀晶的方向是一致的。有研究表明,連鑄管坯的中間裂紋和中心裂紋是造成無縫鋼管內(nèi)折的主要原因。穿孔時,管坯在軋輥和導向工具所組成的橢圓孔型中受到反復拉壓應(yīng)力的作用,其中間裂紋或中心裂紋得到擴張或氧化,產(chǎn)生鋼管內(nèi)折。連鑄圓坯的中心裂紋或者中間裂紋擴張以后而形成的鋼管內(nèi)折,一般較深,常常會造成鋼管廢品。
管坯的疏松與縮孔:存在于管坯中心部分的等軸晶區(qū)內(nèi)。管坯疏松是因為鑄坯在凝固過程中超前的晶粒作用,液態(tài)金屬運動基于向凝固方向冷卻產(chǎn)生收縮受到阻礙,或者由管坯液態(tài)部分下沉的晶粒妨礙鑄坯的補縮形成。當疏松達到一定程度的時候,鑄坯就會出現(xiàn)縮孔。其分布狀態(tài)在管坯中不連續(xù)。分布密度比較均勻、彌散度較高的連鑄管坯中心疏松,對斜軋穿孔過程不但沒有危害,反而是有利的。北京科技大學朱景清教授通過實驗已經(jīng)證明該點。并且,在頂頭鼻部前端有一個5 mm的金屬帶,此金屬將開裂的管坯中心與頂頭分開,從而避免了內(nèi)折和裂紋的缺陷。
管坯的偏析:包括組織偏析、成分偏析和結(jié)晶區(qū)域偏析等。存在穿晶的連鑄管坯必須報廢,不允許投放軋管。
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①FRP管在施工前,應(yīng)對外觀和尺寸進行檢查,按出廠合格證進行驗收。
②管道安裝圖是管道安裝工程的依據(jù),F(xiàn)RP/PVC管的敷設(shè)(包括連接形式、坐標、標高、坡度、坡向等)支承,F(xiàn)RP/PVC管和設(shè)備、管道附件的連接,管道附件的安裝位置、支承等,均應(yīng)符合設(shè)計圖紙,如有變動,必須與設(shè)計單位協(xié)商解決。
③管道安裝,可按管道安裝圖所劃分的管段,從管道的一端依次安裝管道附件,直至另一端,再設(shè)支架或支座(必要時在安裝過程中需設(shè)臨時支撐)。管道吊裝時,外壁表面必須采取保護措施,禁止與鋼絲繩直接接觸,以免造成局部受力。
④FRP管的連接點只允許在直管部分。對焊連接點與管道支座邊緣的距離,應(yīng)大于管道的外徑且不小于100mm;承插連接處與管道支座邊緣的距離應(yīng)大于150mm。
⑤管道的連接結(jié)構(gòu)形式有承插式連接、法蘭式連接(焊環(huán)活套法蘭連接和復合平焊法蘭連接)、對焊連接三種。此工程中將根據(jù)設(shè)計文件的具體要求確定安裝方法。
⑥從事焊接的安裝工人必須持有焊工合格證,并熟悉FRP/PVC管的粘接劑性能及其安裝方法,并且有熟練的PVC焊接操作能力。
⑦管道在承插連接前,首先應(yīng)連接處PVC管內(nèi)壁污垢,然后將承插頭插入承插座內(nèi),承插口不得有歪斜,裂紋等缺陷,達到承插深度后,方可進行PVC焊接。
⑧承插部位應(yīng)采用FRP增強,在增強處均勻涂一層R膠,涂層厚薄均勻,不得漏涂和流淌,再包一層玻璃布,涂不飽和樹脂,包玻璃布,反復進行,直至厚度達到要求為止。
⑨當承插口安裝不合格需返修時,承插頭和承插座必須重新制作,不得采用已使用過的承插件。
⑩法蘭與管道連接時,內(nèi)外兩面都必須與管子焊接,法蘭面與管子軸線傾斜度應(yīng)小于或等于管子外徑的1/100.法蘭連接應(yīng)嚴格對中,軸向允許偏差不大于2mm,不得用強緊螺栓的方法歪斜。擰緊螺栓分兩次進行,次均勻?qū)ΨQ地擰一遍,然后再擰緊螺栓。