詳細(xì)介紹
毫州集氣管網(wǎng)用螺旋鋼管計(jì)算公式近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)熱鍍材料有著長(zhǎng)足的發(fā)展,20世紀(jì)50~60年代,美國(guó)、日本、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、加拿大等國(guó)相繼生產(chǎn)鍍鋁鋼板。70年代初,美國(guó)伯利恒鋼鐵公司發(fā)明了商品名為Galvalumel的鋁鋅硅鍍層材料,其合金成分為55%A-434%Zn-16%Si,耐蝕性為純鋅鍍層的2~6倍,廣泛用于鍍層帶鋼生產(chǎn)中。80年代鉛鋅研究組織(LzRO)資助比利時(shí)列日冶金研究中心(CRM)開(kāi)發(fā)出商品名為Galfan的鋅鋁稀土鍍層材料,其合金成分為Zn5%ARE,其耐蝕性為純鋅鍍層的2~3倍,廣泛用于帶鋼和鋼絲生產(chǎn)中20世紀(jì)60年代加拿大*開(kāi)展鋅中鎳對(duì)抑制含硅活性鋼的熱鍍研究并得到ZRO的支持。20世紀(jì)80年代,歐洲、北美和澳大利亞等地遷速推廣熱鍍鋅鎳合金工藝,其工藝命名為Technigalva。目前在此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出Zn-Ni-Sn-Bi,其適用于硅含量為05%以下的鋼材,可以明顯抑制含硅鋼熱鍍時(shí)的圣德林效應(yīng)20世紀(jì)90年代日本日新制鋼公司開(kāi)發(fā)了商品名為ZAM的鋅鋁鎂鍍層材料,其化學(xué)成分為zn6%A-3%Mg,其耐蝕性為傳統(tǒng)鍍鋅層(Zn0.2%A)的18倍,被稱為繼第三代高耐蝕鍍層GalvalumeGalfan之后的第四代高耐蝕鍍層材料。此外,Zn45%A01%MgZn-05%Mg、Zn-15%A-05%Sn、Zn-Al-Pb、Zn-0.1%B合金也獲得了一定的應(yīng)用,合金鍍的開(kāi)發(fā)是20世紀(jì)后半期熱浸鍍的重要進(jìn)展。
毫州集氣管網(wǎng)用螺旋鋼管計(jì)算公式 我國(guó)內(nèi)地?zé)徨冧\工藝發(fā)展較晚,于20世紀(jì)40年代在鞍山***用溶劑法生產(chǎn)單張熱鍍鋅鋼板,于1953年開(kāi)始熱鍍鋅鋼管,但缺乏現(xiàn)代化大口徑螺旋鋼管生產(chǎn)線,50年代初,鞍鋼第二薄板廠從蘇聯(lián)引進(jìn)了我國(guó)***條單板溶劑法熱鍍鋅機(jī)組。60~70年代又先后復(fù)制了15條作業(yè)線。到1979年武鋼從德國(guó)引進(jìn)了我國(guó)***條改進(jìn)的森吉米爾型連續(xù)帶鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線,設(shè)計(jì)產(chǎn)量為15萬(wàn)噸a。后來(lái)經(jīng)過(guò)改造年生產(chǎn)能力達(dá)到了22萬(wàn)噸。到80年代末,在寶山鋼鐵廠建成了生產(chǎn)能力為36萬(wàn)噸a的帶鋼熱鍍鋅機(jī)組,機(jī)組工藝采用改進(jìn)的森吉米爾型,采用立式加熱爐。截至2005年不*統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)已有30多家連續(xù)競(jìng)帶熱鍍鋅生產(chǎn)線。202年,年產(chǎn)量達(dá)300萬(wàn)噸,鍍鋅鋼管產(chǎn)量達(dá)40萬(wàn)噸,鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)件達(dá)200萬(wàn)噸,獲得鋼絲生產(chǎn)許可證的有100余家單位,至2004年年底全國(guó)鍍鋅鋼絲產(chǎn)量近80萬(wàn)噸。中國(guó)內(nèi)地從200年開(kāi)始至今,經(jīng)濟(jì)一直保持快速增長(zhǎng),GDP增長(zhǎng)均在7%以上中國(guó)內(nèi)地經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。截至2012年的統(tǒng)計(jì)鋅的產(chǎn)量為484萬(wàn)噸,消費(fèi)量為528萬(wàn)噸,無(wú)論從鋼產(chǎn)量和鋅的產(chǎn)量、消耗量都呈上升趨勢(shì)??梢哉f(shuō)中國(guó)熱鍍鋅行業(yè)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新必將成為世界的熱鍍鋅強(qiáng)國(guó)。熱鍍鋅的意義在于鋼鐵表面有一層鍍鋅層覆蓋后,耐腐蝕性能大幅度提高,能節(jié)省材料和資源,發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 鍍鋅層對(duì)大口徑螺旋鋼管表面的保護(hù)作用主要有以下幾種情況。①當(dāng)鍍鋅鋼鐵制件表面完好時(shí),只發(fā)生鋅的腐蝕,由于鋅腐蝕的產(chǎn)物對(duì)鋅有較好的保護(hù)作用,所以腐蝕速度非常慢,壽命是未鍍鋅鋼制件的15~30倍。②常見(jiàn)的情形是鍍鋅鋼鐵件在使用中,表面發(fā)生劃傷,或其他原因使鍍層遭到局部破壞,大口徑螺旋鋼管從傷口中暴露在環(huán)境之中,如果鍍層是非金屬類的物質(zhì),暴露出鋼基體很快就會(huì)被腐蝕掉,但鍍鋅鋼制件*的犧牲保護(hù)性能,使腐蝕速度變得很慢。這是因?yàn)殄儗又械匿\與鋼鐵中的鐵在潮濕的環(huán)境中組成了原電池,由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位只有-1.05V,低于鐵的-0036,因而鋅作為陽(yáng)極被氧化,而鐵作為陰極得到保護(hù)。由于鋅腐蝕以后的生成物很致密,反應(yīng)速度很慢,也就是說(shuō)總體的耐腐蝕性能大幅度提高。這種防腐方法叫犧牲防腐。③一般情況下,鍍鋅鋼件的腐蝕并不是表面的鍍鋅層全部均勻地被腐蝕掉的,而是在鍍層與鋼件基體結(jié)合較差的地方鍍層首先被腐蝕掉,從而造成局部嚴(yán)重腐蝕失去使用性能的。從這一點(diǎn)上講,鍍鋅層的附著力,特別是整體的附著力的好壞比鍍鋅層的厚度更為重要。如果鍍鋅層局部附著力不好,即使鍍鋅層再厚,也會(huì)從附著力不好處開(kāi)始銹蝕。這跟“水桶原理”差不多,這是熱鍍鋅生產(chǎn)技術(shù)人員必須認(rèn)識(shí)的問(wèn)題。
①由于熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比,在鍍層電化學(xué)保護(hù)性、鍍層致密星、鍍層耐久性、鍍層免維護(hù)性、鍍層與基體結(jié)合力鍍層經(jīng)濟(jì)性以及熱鍍鋅工藝對(duì)鋼制件形狀、尺寸的適應(yīng)性、生產(chǎn)的高效性方面具有其他工藝*、得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。大氣暴露試驗(yàn)表明:鍍層厚度為86μm的熱鍍鋅層在重工業(yè)、海洋、郊外和城市地帶的耐用年限分別為13年、50年、104年、30年。一般而言,上鋅量為600gm2的鍍鋅層,其免維護(hù)的使用壽命為20~50年,對(duì)于建筑用基板不鍍鋅的彩板,其使用壽命為3~5年,而基板鍍鋅的彩板其使用壽命可達(dá)20~30年。使用期間幾乎不需要維護(hù)或者很長(zhǎng)一段時(shí)間不需要維護(hù)。②熱鍍鋅層可給鋼鐵基體提供三重防腐蝕保護(hù),分別如下所述a隔離層保護(hù)。隔離保護(hù)層的兩個(gè)重要性能是其對(duì)金屬的附著力和自身的耐磨性。在這方面,熱鍍鋅層提供了堅(jiān)硬的、由金屬鍵結(jié)合作用的隔離層,它可以*覆蓋鋼鐵表面,將鋼鐵與腐蝕的環(huán)境隔離開(kāi)b腐蝕產(chǎn)物層的保護(hù)。熱鍍鋅層表面腐蝕后形成的腐蝕產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生體積膨脹,堵塞因鍍層的選擇性溶解而出現(xiàn)的不連續(xù)間隙,從而阻礙鍍層的進(jìn)一步腐蝕,使鍍鋅層在環(huán)境腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速度降低c電化學(xué)保護(hù)。對(duì)于意外破壞而暴露出的任何小區(qū)域,如碰傷或刮痕等,由于鋅的電位比鐵更負(fù),熱鍍鋅層作為犧牲性的陽(yáng)極被優(yōu)先腐蝕,對(duì)鋼鐵提供陰極保護(hù)。然而,對(duì)于中國(guó)熱鍍鋅工業(yè),雖然一些企業(yè)已經(jīng)采用了一些比較*的清潔化生產(chǎn)的技術(shù),但其作用還較小。由于缺乏對(duì)清潔生產(chǎn)的全面優(yōu)化,所獲得的好處還是十分有限的。為了有效減少?gòu)U物的排放及原料的消耗,迫切需要對(duì)熱鍍鋅工藝清潔化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行有效的評(píng)估及優(yōu)化,促進(jìn)熱鍍鋅工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
大口徑螺旋鋼管在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通運(yùn)輸?shù)雀鞑块T(mén)起著重要作用,是應(yīng)用廣泛的工程材料,它不僅來(lái)源豐富,而且具有優(yōu)良的性能。通常把材料的性能分為使用性能和工藝性能兩種。使用性能是指材料為保證機(jī)械零件或工具正常工作應(yīng)具備的性能,它包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。工藝性能是指金屬在制造機(jī)械零件和工具的過(guò)程中,適應(yīng)各種加工工藝(如冶煉、鑄造、冷熱壓力加工、焊接、切削加工、熱處理等)的性能,也就是大口徑螺旋鋼管材料采用某種加工方法制成成品的難易程度。它包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能及切削加工性能等。只有了解并掌握材料的性能,才能正確、經(jīng)濟(jì)、合理地選材材料的力學(xué)性能是指材料在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能,主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。這些性能指標(biāo)是機(jī)械設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝評(píng)定及材料檢驗(yàn)的主要依據(jù)。從完整的拉伸試驗(yàn)和力伸長(zhǎng)曲線可以看出,試樣從開(kāi)始拉伸到斷裂要經(jīng)過(guò)彈性變形階段、屈服階段、冷變形強(qiáng)化階段、縮頸與斷裂階段在拉伸試驗(yàn)的開(kāi)始階段,Op為斜直線,即試樣的伸長(zhǎng)量△L與拉伸力F之間成正比例關(guān)系。在該階段,當(dāng)拉伸力增加時(shí),試樣伸長(zhǎng)量△L也呈正比增加。當(dāng)去除拉伸力后試樣伸長(zhǎng)變形消失,恢復(fù)其原始形狀,符合虎克定律,材料處于彈性變形階段。圖中F。是試樣保持彈性變形的***拉伸力當(dāng)拉伸力超過(guò)F。時(shí),試樣將產(chǎn)生塑性變形,去除拉伸力后,變形不能*恢復(fù),塑性伸長(zhǎng)將被保留下來(lái)。當(dāng)拉伸力繼續(xù)增加到F.時(shí),力-伸長(zhǎng)曲線在S點(diǎn)后出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái),即在拉伸力不再增加的情況下,試樣也會(huì)明顯伸長(zhǎng),這種現(xiàn)象稱為屈服,F.稱為屈服拉伸力當(dāng)拉伸力超過(guò)F后,試樣抵抗變形的能力將會(huì)增加,此現(xiàn)象為冷變形強(qiáng)化,即抗力增加現(xiàn)象。在力-伸長(zhǎng)曲線上表現(xiàn)為一段上升曲線,即隨著塑性變形量的增大,試樣變形抗力也逐漸增大。
當(dāng)拉伸力達(dá)到F時(shí),試樣的局部截面開(kāi)始縮小,產(chǎn)生了縮頸現(xiàn)象。由于截面縮小繼續(xù)變形所需的外力也就下降,當(dāng)外力達(dá)到F時(shí)試樣斷裂??s頸現(xiàn)象在力-伸長(zhǎng)曲線上表現(xiàn)為一段下降的曲線。F是試樣拉斷前能承受的***拉伸力,稱為極限拉伸力。硬度是指固體材料表面在一個(gè)小面積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力,是衡量大口徑螺旋鋼管軟硬程度的一種綜合性能指標(biāo)硬度試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)都是在靜態(tài)力下測(cè)定材料力學(xué)性能的方法。硬度試驗(yàn)基本上不損傷試樣,簡(jiǎn)便迅速,不需要制作專門(mén)試樣,而且可以直接在工件上進(jìn)行測(cè)試,因而在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。通常在零件圖上常常標(biāo)注各種硬度指標(biāo),以作為技術(shù)要求。硬度值的高低對(duì)機(jī)械零件的耐磨性有直接影響,一般情況下材料的硬度值愈高,其耐磨性亦愈好。硬度測(cè)定方法有壓人法、劃痕法(莫氏硬度)、回彈高度法(肖氏硬度)等,其中壓入法的應(yīng)用為普遍。壓入法是在規(guī)定的靜態(tài)試驗(yàn)力作用下,將壓頭壓入金屬材料表面層,然后根據(jù)壓痕的面積大小或深度測(cè)定其硬度值。目前,用壓入法測(cè)定材料硬度的常用測(cè)試方法有布氏硬度(HBS或HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和維氏硬度(HV)試驗(yàn)法。韌性是指金屬在斷裂前吸收變形能量的能力。強(qiáng)度、塑性、硬度等力學(xué)性能指標(biāo)是在靜態(tài)力作用下測(cè)定的,可是有些零件在工作過(guò)程中受到的是動(dòng)態(tài)力,如鍛錘的錘桿、沖床的沖頭等,而且動(dòng)態(tài)力沖擊載荷比靜態(tài)力的破壞性要大得多,所以對(duì)于這些在沖擊負(fù)荷條件下工作的機(jī)器零件,在設(shè)計(jì)和制造中不僅要考慮靜載荷強(qiáng)度指標(biāo),還必須考慮材料的韌性。
因此,將沖擊韌性作為材料在沖擊載荷下的性能指標(biāo)。為了測(cè)定金屬的沖擊韌性,通常都采用沖擊試驗(yàn)。在實(shí)際工作中,金屬經(jīng)過(guò)一次沖擊斷裂的情況極少,許多零件在工作時(shí)都要經(jīng)受小能量多次沖擊。由于在一次沖擊條件下測(cè)得的沖擊吸收功值不能*反映這些零件的實(shí)際工況,因此提出了小能量多次沖擊試驗(yàn)。金屬在多次沖擊下的破壞過(guò)程是由裂紋產(chǎn)生、裂紋擴(kuò)張和瞬時(shí)斷裂3個(gè)階段組成的其破壞是每次沖擊損傷積累發(fā)展的結(jié)果,不同于一次沖擊的破壞過(guò)程。對(duì)比鋼與鋁,或者對(duì)比含碳量不同的鋼鐵,可以得出結(jié)論:不同的材料具有不同的性能,主要是因?yàn)椴牧系幕瘜W(xué)成分和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不同。而對(duì)同一種材料,若加工工藝不同,也將產(chǎn)生不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而具有不同的性能。在物質(zhì)的3種聚集狀態(tài):氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)中,大多數(shù)工程材料的使用狀態(tài)是固態(tài),因此,研究金屬與合金的固態(tài)結(jié)構(gòu)及成過(guò)程,是了解金屬材料性能、正確選用金屬材料、合理確定加工方法的基礎(chǔ)。
大口徑螺旋鋼管結(jié)晶后形成由許多晶粒組成的多晶體。晶粒的大小可以用單位體積內(nèi)晶粒的數(shù)目或晶粒的平均直徑來(lái)表示。晶粒大小對(duì)金屬的力學(xué)性能有很大影響。一般情況下,晶粒愈細(xì)小,一定體積中晶粒的數(shù)目愈多,在同樣變形條件下,各晶粒所承受的變形愈均勻而不致產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,金屬的強(qiáng)度、硬度就愈高,塑性、韌性就愈好。因此,生產(chǎn)實(shí)踐中總是希望使金屬及其合金獲得較細(xì)的晶粒組織在生產(chǎn)中,為了獲得細(xì)小的晶粒組織,常采用以下方法.(1)增大過(guò)冷度。即加快金屬液的冷卻速度,例如:降低大口徑螺旋鋼管澆注溫度;采用蓄熱大和散熱快的金屬鑄型;局部加冷鐵以及采用水冷鑄型等。這些措施對(duì)大型鑄件效果都不明顯易導(dǎo)致鑄件開(kāi)裂形成廢品,故只適用于小型和薄壁零件。(2)變質(zhì)處理。所謂變質(zhì)處理,就是在澆注前以少量粉末物質(zhì)加入金屬液中,促進(jìn)非自發(fā)晶核的形成,從而細(xì)化晶粒,以改善金屬的組織和性能。變質(zhì)處理在冶金和鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,如鋼中加人A、Ti和V等,鑄鐵中加入Si、Ca等。(3)附加振動(dòng)。采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電磁振動(dòng)等措施,可造成生長(zhǎng)中的枝晶破碎,使晶核數(shù)增多,從而細(xì)化晶粒。合金中各組元間原子按一定整數(shù)比結(jié)合而形成的晶體相稱為金屬化合物。金屬化合物具有與其構(gòu)成組元晶格截然不同的特殊晶格,熔點(diǎn)高,硬而脆。例如,鐵碳合金中的滲碳體FeC就是鐵和碳組成的化合物,硬度高達(dá)800HBW,它的晶格、性能與純鐵和石墨*不同。試驗(yàn)證明:合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí),通常能顯著地提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,但塑性和韌性也會(huì)明顯地降低。以金屬化合物作為強(qiáng)化相強(qiáng)化金屬材料的方法,稱為第二相強(qiáng)化。當(dāng)結(jié)晶進(jìn)行到鋼錠中心時(shí),模壁溫度進(jìn)一步升高,通過(guò)柱狀晶粒區(qū)和模壁向外散熱速度越來(lái)越小,剩余液體溫度趨于均勻,中心部分液體兒乎同時(shí)進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)。
同時(shí)由于種種原因,可能將一些未溶雜質(zhì)推至中心區(qū),或?qū)⒅鶢罹У闹_斷漂移到中心區(qū),它們都成為中心區(qū)的晶核,這些晶核長(zhǎng)出的樹(shù)枝狀晶可以向各個(gè)方向長(zhǎng)大,阻止了原來(lái)柱狀晶的繼續(xù)長(zhǎng)大,因而在大口徑螺旋鋼管的中心部分形成較粗大的等軸晶粒由上述可知,鑄錠中3層不同的組織對(duì)鑄錠性能具有不同的影響。力學(xué)性能較好的表面細(xì)晶粒區(qū)很薄,故對(duì)整個(gè)鑄錠的性能影響不大;柱狀晶粒區(qū)比較致密,另外柱狀晶沿其長(zhǎng)度方向的強(qiáng)度較高,所以對(duì)于那些主要承受單向載荷的機(jī)械零件,常采用定向凝固法獲得柱狀晶組織,但柱狀晶粒的交界面常聚集易溶雜質(zhì)和非金屬夾雜物而形成脆弱界面,很容易脆裂,因此生產(chǎn)中常采用振動(dòng)澆注或變質(zhì)處理等方法來(lái)抑制柱狀晶粒區(qū)的發(fā)展;中心等軸粗晶粒區(qū)因結(jié)晶時(shí)形成很多微小的縮孔和縮松而使得力學(xué)性能降低。鑄錠的組織與合金液體的化學(xué)成分和凝固條件等因素有關(guān)。一般情況下,液態(tài)金屬過(guò)熱度低、澆注溫度低、冷卻速度慢、散熱均勻、采用變質(zhì)處理和附加振動(dòng)攪拌等都有利于中心等軸粗晶粒區(qū)的發(fā)展。鑄錠中如出現(xiàn)縮孔、疏松、氣泡及偏析缺陷,一般采取在軋制前進(jìn)行切割處理或者在軋制和鍛造時(shí)進(jìn)行焊合處理等措施,來(lái)消除或削弱其不利影響。為了使金屬材料形成所需要的形狀和尺寸,工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用軋制、鍛造、擠壓沖壓、拉拔等壓力加工方法。通過(guò)壓力加工時(shí)的塑性變形,金屬材料的組織和性能得到定的改善。例如,高強(qiáng)度碳素彈簧絲經(jīng)過(guò)熱處理和拉拔加工后,其抗拉強(qiáng)度可達(dá)2000~3000MPa,比一般鋼絲強(qiáng)度高4~6倍。但塑性變形也會(huì)給金屬的組織和性能帶來(lái)某些不利的影響。