大口径钢管冷却结束要做哪些工作与螺旋钢管的工艺结构-凯发k8官网下载

大口径钢管冷却结束时应该做什么？

（1）故冷透后，表层会残余较大的压应力，而心部为残余张应力。当钢液浇入铸型以后，由于铸型的吸热，钢液的温度逐渐下降，在液相线和圃相线之间由液态转变为固态，这个过程叫凝固过程，这个转变时期叫凝固期。

（2）大口径钢管中的缩孔、缩松、热裂、偏析、各类气孔和夹杂物等都产生在凝固期。所以认识和研讨凝固规律并对它进行控制，对于获得优良致密的铸件具有重要的意义。

（3）当冷却结束时，即表层和心部的温度全部一致时，表层和心部的弹性变形也全部消失，恢复到原来的状态。在冷却过程虽然产生了瞬时热应力，但冷却终止后的残余热应力等于零。

（4）当然，这是属于比较特别的情况。由于在急冷过程的初期就产生了较大的热应力，这时钢尚处于较高温度，具有好的塑性，热应力会超过大口径钢管的屈服强度，产生表层受张、心部受压的塑性变形，而使热应力得到缓和。

（5）继续冷却时，表层的冷速减慢，而心部的冷速增快，表层和心部的温度差经过较大值后逐渐减小，作用于表层和心部的热应力也相应减小。

（6）但由于上述预先产生的塑性变形，起了消减大热应力的作用，当还存在着明显温度差时，热应力已趋近于零。这时心部尚未冷透，冷却时会继续收缩，从而使热应力反向，形成表层受压、心部受张的热应力。

浅析大口径钢管截面的几何特性：

（1）外形比较美观，特别是由钢管构件组成的管桁架，没有多余的节点连接，现代感强。

（2）从抗流体动力特性来说，圆管截面好，风力和水流的作用效应大为降低。矩形管截面在这方面与其他开口截面则类同。

（3）大口径钢管是封闭截面；在平均厚度和截面积相同的情况下，其外露表面积约为开口截面的50%~60%，对防止腐蚀有利，且可节约涂层材料。

（4）其节点连接适合采用直接焊接，可不通过节点板或其他连接件，既省工也省料。

（5）需要时，还可在管内浇筑混凝土，以形成组合构件。

（6）管材截面的几何特性好，管壁一般较薄，截面材料绕形心分布，截面回转半径较大，具有较强的抗扭刚度；作为受压、压弯和双向受弯构件，其承载力较高，且冷成型管材的平直度和截面尺寸的准确度比热轧开口截面要好。

当对时效过的螺旋管釆用局部塑性变形（随后于480~600补充时效）同样可使金属强度得到很大的提升。众所周知，非时效的马氏体塑性变形不能使金属强度明显提升。然而，有理由可以认为，时效过的试样施加局部变形，不仅使马氏体得到较大的强化，而且对以后的时效过程产生影响，因而二相的微粒达到很大的弥散性。此时螺旋管强度可额外提升30~60公斤/毫米。“双时效”可作为进一步提的方法之一，即它不但在马氏体状态下进行时效，而且在奥氏体状态下进行时效。非时效马氏体具有高的塑性和低的冷脆性临界点的属性，这起先以镍钴存在为先决条件，镍和钻降低位错与间隙原子（碳、氮）相互作用的能量降低铁晶格位错的阻力4需要注意到，我们所研讨的钢仅含有少量碳元素（≤0.03%），从而亦减少间隙原子位错稳定的可能性。

因此位错在较宽温区内（在温度低于200时）具有较大的移动性，便于松弛过程的进行，从而增加材料抗脆性裂纹扩张的阻力。是由于某些过程的结果而引起的。很明显，早先析出的二相微粒的聚集和部分溶解以及富镍的奥氏体（在以后的冷却过程中不会发生转变）乃是其中主要的过程。其中每个过程对金属软化的影响由a→y转变的开始温度及中间相化合物在a相中溶解度的变化所决定。至于后者，在资料中暂还缺乏的实验数据（由于x-射线干涉的模糊，较难准确测量马氏体的晶格常数，而在a→y转变的温度范围及合金元素对它的作用方面已有薄大量的实验资料，其中得出镍急剧地降低奥氏体形成的开始温度。因此有根据认为，含8~10%ni的马氏体时效钢于550~600°0加热时的软化主要是由于金属间化合物的聚集和溶解。在这种镍含量下面，当加热温度超过600~650℃时将形成奥氏体，这时金属处于全部软化状态。对于镍含量较多（1~20%）的钢，加热温度超过500°0时的软化主要是由于形成镍富集的奥氏体，因而在以后的冷却过程中不能形成马氏体。

螺旋钢管的工艺结构，对铸件的质量和铸造生产的过程有很大的影响。钢水有流动性差、熔化时吸气多、浇注温度高、在铸型中凝固冷却时的线收缩和体收缩大等特点，浇铸钢件时就容易产生浇不足、缩孔、裂纹、变形、粘砂和气孔等缺陷。金属结构设计不合理，不但增加铸造的困难，提升铸件成本，甚至会导致铸件报废。所谓工艺性好的铸件结构，主要应达到两方面的要求：一方面铸件结构应尽可能简化方便螺旋钢管造型和清理的工艺过程，另一方面在钢水充填铸型及其随后的凝固冷却过程中，要尽量减少在铸件上出现各种缺陷的可能性。因此：

一、壁上和筋上要适当开孔。对具有封闭形状的铸件来说，为便于清理和防止裂纹，开孔的数量和大小要足够。箱形封闭结构的断面要尽量改成开放形，如“i”形和“口”形。金属是一种含镍较少的受热不锈钢（有些工厂也采用zgor24ni7n），它在摄氏八百五十度时防化学反应性与z6ox25n1202基本相同，在摄氏九百五十度下氧化增重较快，其后便迅速减缓，采用这种钢号来代替zgor25n120si2，用离心铸造法生产加热炉炉内辊道的辊身，是全部可以达到使用要求的。金属的切削加工性较差，应研讨其无切削或少切削的生产方法。实践中曾采用过木质压型蜡塑结构半精密铸造法，获得了满意的效果。zgor224n（gor24ni7n）与zgor18mn12si2n相似，但用于砂型铸造尚有定的困难。它冷却较慢，析出了碳化物，使塑性降低，铸件很脆，甚至在铸件的搬运或加工过程中就发生胞裂。同时金属的补缩性不好，铸件易产生缩松、气孔等缺陷；冒口的气割也困难。故此类钢号一般仅适用于离心铸造，只有在生产薄壁小件（一般壁厚小于四十到五十毫米）时，它才适用于砂型铸造。

二、为使造型（芯）容易，铸件的外形和内腔要尽可能由平直面构成，减少突出部分，相邻的凸台要合并，避免在金属上出现尺寸窄小的内腔和尖角区。简单的铸件外形，还要考虑使铸件在凝固冷却收缩时少受阻碍，以减少产生裂纹变形的可能性。