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1、高频焊管热处理工艺的硏究摘要硏究了高频焊管连续退火的工艺，通过实验指出了退火温度及退火冷却速度对焊管性能的影响,并对生产过程中的一些问题进行了分析。1前言随着国民经济的发展，高频焊管的用途越来越广泛。与无缝管相比较,焊管生产具有以下优点:设备重量轻，建设投资少，成本低;而且生产的机械化和自动化程度高，可进行连续生产,因此高频焊管在钢管工业中占有重大的比例。为了提高焊管的质量，改善其使用性能和工艺性能，在高频焊管生产的过程中，一般有相应的焊后热处理工序。对于一些重要用途的焊管,必须同时具有良好的强度和塑性;而且用途不同
2、，其性能要求也不一致,所以热处理是焊管生产过程中一个重要的环节。为了给实际生产中制订工艺提供依据，详细地硏究了热处理工艺对高频焊管性能的影响。2试验方法试验材料为宝钢生产的ST14冷轧带钢,化学成分如表1所示。0.7mm厚的带钢通过咼频焊接制成8mm的钢管。第一批热处理实验在生产用的连续退火炉中进行。连续退火炉的电机转速为800r/min;调节电压参数使实验温度在所需的范围内，温度由红外线测温仪测出。第二批热处理实验在实验用的气体保护炉中进行，模拟生产使用连续退火。其具体热处理工艺如表2所示。表1试验用料化学成分(W
3、1%)元素CMnPSNFe成分0.0260.3150.0080.0090.004编号134567891()II表2焊管热处理试验工艺连续退火炉屮加热到600°C连续退火炉中加热到700°C连续退火炉屮加热到750°C连续退火炉屮加热到800°C连续退火炉中加热到850r连续退火炉屮加热到920°C气体保护炉中920°C保温2分钟后随炉冷却气体保护炉中920°C保温2分钟后空冷气体保护炉中920°C保温2分钟后风冷气体保护炉中9200C保温2分钟后风冷至65()°C后在保护气氛中冷却气体保护炉中92OVC保温2分钟后喷
4、淋冷却试验试样取长度为300mm的整段钢管，处理完后的试样在50kN液压万能试验机上进行抻拉试验，测出其机械性能。同时，在光学显微镜下对试样进行金相观察。3结果与分析3.1退火温度对性能的影响该实验是在连续退火炉中进行的,实验结果如图1所示。可以看出:当退火温度较低时，试样的强度较高，但塑性较差。随着退火温度的升高，抗拉强度逐渐下降，延伸率不断提高,这主要是焊管中应力和硬化在退火过程中逐渐被消除的结果。但是退火温度超过800°C以后，不仅强度继续下降，而且延伸率也开始降低。.500600701)800900退火温度T
5、CC）55O554O4O453OO3(eds)sU52351000图1退火温度对机械性能的影响我们知道,焊管在成型和焊接的过程中，会导致加工硬化和焊接应力。如果退火温度较低,应力和硬化得不到充分消除，所以退火后的焊管强度较高但塑性较差。随着退火温度的升高，应力和硬化逐渐消除,从而使焊管强度降低塑性提高。但是为什么当退火温度超过800°C时塑性开始下降呢?从铁碳相图中我们知道，在这个温度范围内，该材料处于铁素体和奥氏体两相区,原始组织部分转变成奥氏体，但还有部分铁素体并未发生转变。通过计算可以知道,在焊管成型时，材料发
6、生了10%左右的冷变形;由于冷变形程度不大，材料在退火时很少有再结晶发生［1］。这些未转变的铁素体在退火过程中要长大,而且温度越高晶粒越粗，退火冷却后这些粗大的铁素体晶粒依然保留下来。另一方面，加热到高温形成的奥氏体，冷却后形成细小铁素体晶粒，从而又造成晶粒尺寸的不均匀（如图2所示），从而使强度和塑性均下降。图1中我们还可以看到,当退火温度为920°C时,焊管同时具有较好的强度和塑性。由于焊接的过程中，不仅在焊缝形成少量马氏体等非平衡焊缝组织，而且使热影响区的晶粒粗大［2］,这些均对性能有不利的影响。只有加热到Ac3
7、以上的温度，使组织全部奥氏体化，才能消除这些影响，使焊缝与母材的组织趋于一致，即得到细小的组织（如图3所示），从而改善焊管的机械性能。图3920T等温后冷却时热影响区的组织X200图2850°C退火后母材的金相照片X2002冷却速度对性能的影响为了模拟连续退火的情况,试样在920°C加热2min后，以不同速度冷却,其机械性能如图4所示。正如前面所提到的，在920弋加热时，焊管的母材金属和焊缝金属均要发生奥氏体化，冷却时奥氏体再转变成新的组织。冷却速度不同，形成的组织会不同性能也就不—样。40035040250O30*
8、率敬O5542007891011试样编号图4冷却速度对机械性能的影响在随炉冷却的情况下，冷却速度很慢,形成了大量的铁素体和少量珠光体。随着冷去卩速度的增加,强度有很大的提高。8#、9#和11#试样分别采用了空冷、风冷和喷淋冷却，冷却速度依次增加，强度相应地提高，但它们的延伸率却依次下降。这主要是由于在快冷的过程中，会形成少量贝氏体或马氏体，而且
