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粒界腐食と応力腐食割れの問題は誰もがよく知っています。 オーステナイト系ステンレス鋼.

ステンレス鋼の粒界腐食傾向試験は、設計文書の一般的な内容であり、HG/T 20581 などの規格の関連内容も比較的明確です。 オーステナイト系ステンレス鋼の機器を設計する際には、静水圧試験や作動媒体中の塩化物イオン含有量も基本的な懸念事項となります。 塩化物イオンに加えて、湿った硫化水素、ポリチオン酸、その他の硫化物を生成する可能性のある環境も、オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れを引き起こす可能性があります。

HG/T 20581 の湿式硫化水素腐食に関する章ではオ​​ーステナイト系ステンレス鋼について言及されていないものの、参考文献ではオーステナイト系ステンレス鋼がフェライト鋼よりも原子状水素を溶解する能力がはるかに優れていると指摘していることは言及する価値があります。 しかし、特に冷間加工硬化中にマルテンサイト組織変態が起こる変形後には、水素誘起湿式硫化水素応力腐食割れが依然として発生します。

冷間加工硬化により応力腐食割れの感受性が増加します

オーステナイト系ステンレス鋼は優れた冷間加工特性を備えていますが、加工硬化が非常に顕著です。 冷間加工変形度が大きくなるほど硬度は上昇します。 加工硬化による硬度の増加も、ステンレス鋼、特に溶接部ではなく母材の応力腐食割れの重要な原因です。

以下のようなケースがあります。

最初のタイプのケースは次のとおりです。 オーステナイト系ステンレス鋼 冷間スピニングにより楕円形や円盤状の頭部を加工するため、転移領域での冷間変形が最も大きく、硬度も最高に達します。 使用後、遷移領域で塩化物イオン応力腐食割れが発生し、機器の漏洩が発生しました。

XNUMXつ目のケースは、ステンレス鋼板を圧延した後、ハイドロフォーミング加工により作製されるU字型波形伸縮継手です。 冷間変形は波頭で最も大きく、硬度も最も高くなる。 応力腐食割れは波頭部分に沿って最も多く発生し、波頭の円に沿って亀裂が発生します。 低応力脆性破壊を伴う爆発事故。

XNUMX 番目のケースは、コルゲート熱交換チューブの応力腐食割れです。 波形熱交換チューブは、ステンレス鋼のシームレスチューブから冷間押出成形されます。 山と谷は、さまざまな程度の冷間変形と薄化の影響を受けます。 山と谷はいくつかの応力腐食亀裂を引き起こす可能性があります。

オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工硬化の本質は、変形マルテンサイトの生成です。 冷間加工変形が大きいほど、より多くの変形マルテンサイトが生成され、硬度が高くなります。 同時に、材料内部の内部応力も大きくなります。 加工・成形後に固溶化熱処理を行うと、硬度が低下し、残留応力が大幅に低減されます。 同時にマルテンサイト組織も除去できるため、応力腐食割れを回避できます。

高温下での長期使用により発生する脆化の問題

現在、400～500℃の温度域における容器やパイプの材質としては、より高温強度の高いCr-Mo鋼が主流となっていますが、 オーステナイト系ステンレス鋼 主に500～600℃、さらには700℃の温度で使用されます。 設計においては、オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度に注目する傾向があり、炭素含有量が低すぎないことが求められます。 高温での許容応力は、高温耐久強度試験を外挿することで求められ、設計応力下で100,000万時間使用してもクリープ破断が発生しないことを保証します。

しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の高温での時効脆化の問題は無視できません。 高温で長期間使用した後、オーステナイト系ステンレス鋼は一連の構造変化を起こし、鋼の一連の機械的特性、特に脆性が大幅に増加し、靭性が大幅に低下します。

高温での長期使用後の脆化の問題は、一般に XNUMX つの要因によって引き起こされます。XNUMX つは炭化物の形成、もう XNUMX つはσ 相の形成です。 炭化物相やσ相は長期使用後も結晶に沿って析出し続け、さらに粒界に連続した脆性相を形成して粒界破壊を起こしやすくなります。

σ相（Cr-Fe金属間化合物）の生成温度範囲は約600～980℃ですが、具体的な温度範囲は合金組成に関係します。 σ相の析出により、オーステナイト鋼の強度が大幅に増加（強度がXNUMX倍になることもある）し、硬くもろくなります。 高クロムは、高温σ相の形成の主な理由です。 Mo、V、Ti、Nbなどはσ相の生成を強く促進する合金元素です。

炭化物（Cr23C6）の生成温度は オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化温度範囲、400〜850℃です。 Cr23C6 は鋭敏化温度の上限を超えると溶解しますが、溶解した Cr はさらなる σ 相の形成を促進します。

したがって、オーステナイト鋼を耐熱鋼として使用する場合には、高温時効脆化に対する理解と防止を強化する必要があります。 火力発電所の金属モニタリングと同様に、金属組織や硬度の変化を定期的に検査できます。 必要に応じて、サンプルを取り出して金属組織検査や硬度検査を行ったり、総合的な機械的特性や耐久強度の検査を行うこともできます。

溶接前の予熱と溶接後の熱処理の重要性

溶接前の予熱

溶接品質を確保するには、溶接前の予熱と溶接後の熱処理が非常に重要です。 重要な部品の溶接、合金鋼の溶接、肉厚部品の溶接には溶接前の予熱が必要です。 溶接前の予熱の主な機能は次のとおりです。

(1) 予熱により溶接後の冷却速度を遅くし、溶接金属中の拡散水素の逃がしやすくなり、水素起因の割れを防ぐことができます。 同時に、溶接部および熱影響部の硬化度を低下させ、溶接継手の耐亀裂性を向上させます。

(2) 予熱により溶接応力を軽減できます。 均一な局所予熱または全体予熱により、溶接領域で溶接されるワーク間の温度差 (温度勾配とも呼ばれます) を減らすことができます。 このようにして、一方では溶接応力が低減され、他方では溶接ひずみ速度が低減され、溶接割れの回避に役立ちます。

(3) 予熱により、溶接構造、特にコーナー接合部の拘束を軽減できます。 予熱温度が高くなると、クラック発生率は低下します。

予熱温度や層間温度の選択は、鋼材や溶接棒の化学組成だけでなく、溶接構造の剛性、溶接方法、周囲温度などにも関係し、総合的に考慮して決定する必要があります。これらの要因のうち。 また、鋼板の板厚方向の予熱温度の均一性や溶接部の均一性も溶接応力の低減に重要な影響を与えます。 局部予熱の幅は溶接するワークの拘束状態に応じて決定してください。 一般に、溶接領域の周囲の壁の厚さは 150 倍であり、200 ～ XNUMX mm 以上である必要があります。 予熱が不均一であると、溶接応力が低下するどころか、溶接応力が増加してしまいます。

溶接後熱処理

溶接後の熱処理の目的は XNUMX つあります。水素を除去し、溶接応力を除去し、溶接構造と全体的な性能を向上させます。

溶接後水素除去処理とは、溶接が完了し、溶接部が100℃以下に冷えないうちに行われる低温熱処理を指します。 200〜350℃に加熱し、2〜6時間保温する仕様が一般的です。 溶接後水素除去処理の主な機能は、溶接部および熱影響部の水素の抜けを促進することであり、低合金鋼の溶接時の溶接割れの防止に非常に効果的です。

溶接プロセス中、不均一な加熱と冷却、および部品自体の拘束や外部制約により、溶接作業が完了した後も部品内に溶接応力が常に発生します。 コンポーネントに溶接応力が存在すると、溶接接合部の実際の耐荷重能力が低下し、塑性変形が発生します。 ひどい場合には、コンポーネントの損傷を引き起こす可能性もあります。

歪取り熱処理は、溶接応力を緩和する目的を達成するために、高温下で溶接されたワークピースの降伏強度を低下させることです。 一般的に使用される方法は 80 つあります。90 つは全体高温焼戻しです。つまり、溶接物全体を加熱炉に入れ、一定の温度までゆっくりと加熱し、その後一定時間保温し、最後に冷却します。空気中または炉内。 この方法により溶接応力をXNUMX%～XNUMX%除去できます。 また、溶接部とその周囲のみを加熱し、その後徐冷することで溶接応力のピーク値を下げ、応力分布を緩やかにして溶接応力を部分的に除去する局部高温焼戻しという方法もあります。

一部の合金鋼材料を溶接すると、溶接継手の組織が硬化し、材料の機械的特性が低下します。 さらに、この硬化した組織は溶接応力や水素の作用により接合部に損傷を引き起こす可能性があります。 熱処理後に継手の金属組織が改善されると、溶接継手の可塑性と靭性が改善され、それによって溶接継手の総合的な機械的特性が向上します。

ステンレス板を曲げる時の注意点

1. ステンレス板の厚さが厚いほど、必要な曲げ強度は大きくなります。 板厚が厚くなると、曲げ機の調整時に曲げ強度を調整する必要があります。

2. ユニットサイズは大きいほど ステンレス鋼板の引張強さ、伸びが小さいほど、必要な曲げ強度と曲げ角度も大きくなければなりません。

3. 設計図のステンレス板の厚さは曲げ半径に相当します。 経験上、曲げ加工品の展開寸法は直角辺からXNUMX枚の板の厚みの和を引いた寸法となり、設計精度の要求を満たします。

4. ステンレス鋼の降伏強度が高いほど、弾性回復力も強くなります。 湾曲部分で 90°の角度を達成するには、必要な打錠角度を小さくする必要があります。

5.炭素鋼と比較して、 ステンレス鋼 同じ板厚でも曲げ角度が大きくなり、曲げ割れが発生し、ワークの強度に影響を与えますので注意が必要です。
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ゴールドファンの皆さんはシームレス鋼管についてどれくらいご存知でしょうか？ 継目無鋼管（シームレス鋼管）とは、断面が中空で周囲に継ぎ目のない丸形、角形、長方形の鋼材のことです。 継目無鋼管 鋼のインゴットまたは固体の管ブランクから作られ、穴を開けて毛細管にし、その後熱間圧延、冷間圧延、または冷間引抜きを行います。 継目無鋼管は断面が中空であり、流体輸送用の配管として広く使用されています。 鋼管は丸鋼などの固体鋼材に比べ、曲げ強度やねじり強度が同じであれば軽量です。 経済的な断面鋼であり、構造物の製造に広く使用されています。 石油ドリル用鋼製足場などの部品および機械部品

継目無鋼管の開発経緯
継目無鋼管の製造には100年近い歴史があります。
ドイツのマンネスマン兄弟は 1885 年に 1891 ローラーのクロスローリング穿孔機を初めて発明し、1903 年にはサイクルパイプローリングマシンを発明しました。XNUMX 年にスイスの RC シュティーフェルが自動パイプローリングマシン (トップローリングマシンとも呼ばれます) を発明しました。 その後、連続圧延機や推進圧延機などの各種延伸機が登場し、近代的な継目無鋼管産業が形成され始めました。

1930年代になると、三本ロール圧延機、押出機、定期冷間圧延機などの導入により、鋼管の種類と品質が向上しました。 1960年代には、連続圧延機の改良と三ロール穿孔機の登場、特に張力低減装置や連続鋳造ビレットの適用の成功により、生産効率が向上し、継目無鋼管は溶接鋼管と競合できるようになりました。強化されました。 1970年代には継目無鋼管と溶接鋼管が歩調を合わせ、世界の鋼管生産量は年率5％以上のペースで増加していました。
1953 年以降、中国は継目無鋼管産業の発展を非常に重視し、当初は大中小のさまざまな鋼管を圧延する生産システムを形成しました。 銅パイプでは、一般にインゴットのクロス圧延と穿孔、パイプ圧延機の圧延、およびコイルの引き抜きプロセスも使用されます。

継目無鋼管の用途と分類
目的: シームレス鋼管は、国民経済において重要な役割を果たし、石油、化学工業、ボイラー、発電所、船舶、機械製造、自動車、航空、航空宇宙、エネルギー、地質学などで広く使用されている経済的な断面鋼です。 、建設、軍需産業などのさまざまな分野。

分類：
①断面形状による：円形断面パイプ、異形断面パイプ

②材質に応じて：炭素鋼管、合金鋼管、ステンレス鋼管、複合管

③接続方法による：ねじ接続パイプ、溶接パイプ

④製造方法による：熱間圧延（押出、トッピング、エキスパンド）管、冷間圧延（引抜）管

⑤用途に応じて：ボイラー管、油井管、パイプライン管、構造管、肥料管…

継目無鋼管の製造工程
① 熱延継目無鋼管の主な製造工程（主な検査工程）：

素管の準備と検査 → 素管の加熱 → 穿孔 → パイプ圧延 → 廃管の再加熱 → 直径の決定（縮小） → 熱処理 → 完成したパイプの矯正 → 仕上げ → 検査（非破壊検査、物理化学検査、台湾検査） ）→倉庫保管

②冷間圧延（引抜）継目無鋼管の主な製造工程

ブランク準備→酸洗・潤滑→冷間圧延（絞り）→熱処理→矯正→仕上げ→検査

熱間圧延継目無鋼管の製造工程フローは以下のとおりです。