碳钢/镍基复合管生产工艺及焊接方法比较
碳钢/镍基复合管是以普通碳钢作为基层,镍基合金作为衬层的复合管。虽然这两种材料的化学、物理、力学性能差异较大,但是采用先进的相关技术可实现两者冶金熔合,从而制备出使用性能更好的高性能复合管。
高镍耐蚀合金既具有良好的耐蚀性,又具有强度高,塑、韧性好,冷、热变形优的特点,因而可广泛用于石油、化工、湿法冶金、原子能、海洋开发和航空工业。随着工业技术的迅猛发展,尤其是在输送腐蚀性介质方面,可以替代多种纯耐蚀合金产品,在很大范围内降低成本。除此之外,随着油田现场施工条件的复杂和恶劣程度不断增加,要求所使用的管体和管体对接焊缝必须适应酸性腐蚀、电化学腐蚀等错综复杂的腐蚀环境。因此,越来越多的碳钢/镍基复合管可以在油气开采中使用,但其小径复合管焊缝的超声波检测技术仍然存在很多难点。鉴于此种情况,研究碳钢/镍基复合管的生产工艺及小径复合管对接焊缝超声波检测技术非常有必要。
碳钢/镍基复合管的主要生产工艺流程分为4步:首先,碳钢和镍基合金的冶炼;其次,离心浇注;第三,热挤压;最后,冷轧。由于碳钢/镍基复合管碳钢基层和镍基合金衬层的作用不同,其相关技术要求差异比较大,理化性能差别大,给热挤压成形带来了很大困难,所以对热挤压温度和速度的控制显得尤为重要。热挤压工艺的控制要点为:热挤压温度应控制在1150℃左右,挤压速度尽量平稳增加,而且不宜过快。
产能再压缩 废钢仍将延续弱势
全1国“两会”期间,去产能及“地条钢”话题热度不断,从目前已知信息来看,各方论调恐仍不利于废钢价格走势。
从政1府工作报告中可见,今年要扎实有效地去产能,再压减钢铁产能5000万吨左右。尽管看起来比去产能实际压减的6500万吨钢铁产能要少,但去年压减产能中多为无效产能,即长期闲置或停产的产能,在产的有效产能仅为三成左右;今年若要实实在在地去掉5000万吨产能,可以说压力不小,困难仍大。
而对于废钢市场来说,无疑将在中频炉需求几近消失的情况下,再度迎来需求下降的局面。由于工艺的限制,相较中频炉厂,转炉钢企本身的废钢消耗量就较低,即使在限产阶段也会影响废钢的需求量,何况在目前废钢供应十分充足的情况下,钢厂产能下降所带来的利空影响了。
另外,在3月5日,工信部部长苗圩在“两会部长通道”回答记者提问时表示,将继续依法彻底取缔“地条钢”产能,明确了6月30日前全部取缔“地条钢”产能的时间表。今年政1府工作报告也指出,要严肃查处一些地区违规新建钢铁项目、生产销售“地条钢”等行为。
且在日前发布的中(工)频炉界定标准中,可以说将“地条钢”与“中频炉”几乎划了等号,在接下来的三个多月内,“地条钢”“中频炉”市场将受到进一步打击。
金联创保守估计,国内80%以上的中频炉钢厂无复产可能,而剩余的两成企业或可分为两种情况;一是拥有相关资质,顺利改换电弧炉,5月前后或能集中复产,但以当前国内厂家的情况来看,电弧炉消耗废钢的多少本就不确定(多数以生铁钢件/铁水为主),再者少量复产的电弧炉需求,必定难以弥补中频炉缺口,无法夺回废钢市场的主动权。
二是小型中频炉厂家成为漏网之鱼,就当前市场状况来看,仍有部分位置偏僻或者无名的小厂存在开工现象,而这部分厂家由于监管困难,短期内无法彻底关停,它们的存在为市场次料、薄料提供了出处。但随着钢铁市场变革以及政1府对于终端用钢的控制,小厂的生存空间也将继续被挤压。而且此类小厂数量不多、开工不稳,也难以扭转市场弱势。
从近期中央与各地政1府的动作来看,打压“地条钢”的手段越来越强硬,除了加大加深核查范围,封停,督促拆炉等,更是从多方面严禁向制售“地条钢”的企业提供任何形式的授信支持,包括设立举报电话、奖励举报行为等;中频炉产能已经被放入去产能的篮子里。接下来的三个月内,废钢仍将延续弱势。
合金钢合金元素在钢中的作用
1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇1静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。
3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。