12Cr1MoVG 集箱中頻加熱旋壓收口工藝研究

周寶強

(太原鍋爐集團有限公司，山西 太原 030008)

在鍋爐的制造中，12Cr1MoVG 集箱的制造占有相當重要的地位。集箱制造的關鍵又是端蓋與鋼管的制造。以前大都采用手工電弧焊、埋弧焊的方式焊接，焊接工作量大，焊接因是單面成形，根部質量難以保證。焊后必須進行無損檢測，且探傷難度大，返修次數多，不僅如此，從端蓋的下料，到外協加工和檢驗等一系列的過程，不僅浪費了材料，增加了成本，又使生產周期延長，從而成為整個鍋爐的關鍵工序。目前，太原鍋爐集團有限公司引進中頻加熱旋壓收口設備用于集箱本體制造，采用兩端旋壓收口代替焊接端蓋，減少了制造工序，縮短了制造工期，降低了制造成本，實現了產能提升及節約成本的既定目標。本文主要介紹保證12Cr1MoVG 集箱旋壓收口熱成形質量系列試驗及結果，以及通過試驗確定的熱成形工藝。

1 12Cr1MoVG 集箱收口試驗

試驗所用材料為規格Φ273 mm ×25 mm 的12Cr1MoVG 合金鋼管，長度3 m。12Cr1MoVG 鋼管供貨狀態見表1，室溫力學性能見表2。

表1 12Cr1MoVG 鋼管熱處理供貨狀態

表2 12Cr1MoVG 鋼管室溫力學性能

擬定三種加熱溫度參數進行試驗（見表3），加熱設備為中頻加熱，方案1 的加熱溫度為（1 050±10）℃，方案2 的加熱溫度為（1 100±10）℃，方案3的加熱溫為（1 150±10）℃，三種方案的升溫速度均為快速升溫，最終成型溫度控制在850 ℃以上，采用設備自帶的紅外線測溫儀進行測溫，成形后冷卻方式采用空冷，收口熱處理工藝見表3。收口完成后均進行（720±15）℃/h 的退火熱處理。

表3 收口加熱工藝

2 力學性能及金相檢測

2.1 取樣位置

在加熱過渡區、收口開始處、收口端部采用線切割方式制取沖擊、金相、拉伸試樣毛坯，取樣位置見圖1。

圖1 試樣位置圖（mm）

2.2 力學性能試驗

采用機加工方式加工為力學性能標準試樣并進行試驗，試驗結果見下頁表4、表5。

表4 拉伸性能檢測結果

表5 沖擊功吸收功

2.3 試驗數據分析

1）方案1 各區域力學性能良好，符合材料標準要求；方案2 試樣強度符合標準要求，斷后伸長接近材料準下限，形變區3 個沖擊值中兩個低于標準規定，不合格；方案3 試樣的屈服強度合格，抗拉強度超出了材料標準上限，斷后伸長接近材料準下限。

2）方案形變區沖擊值17 J、18 J、189 J，方案3 形變區沖擊值15 J、16 J、98 J，均有兩個低于標準規定，不合格。

3）加熱溫度過高時，力學性能明顯惡化，加熱溫度達到1 100 ℃，形變區沖擊值不合格，加熱溫度達到1 150 ℃時，抗拉強度超出材料標準要求的上限值，斷后伸長率為材料標準的下限制。

2.4 金相及硬度檢測

金相采用Axio Vert A1 顯微鏡進行拍攝，所有照片均為明場拍攝，浸蝕劑為4%硝酸酒精溶液；硬度采用美國威爾遜-BH3000-布氏硬度測試系統進行測量。檢測結果見表6、圖2—圖4。

表6 方案1- 3 金相及硬度檢測結果

圖2 方案1 金相組織

圖3 方案2 金相組織

由金相及硬度檢測結果可知，方案1—方案3的收口過渡區、收口開始區、收口端部的金相組織為鐵素體+珠光體+貝氏體（見圖2—圖4），無超標的異常組織，從加熱過渡區到形變區晶粒明顯長大；隨著加熱溫度的升高，收口開始區與收口端部的晶粒逐漸變大；隨著加熱溫度的升高，各個區域的硬度值逐漸升高。

圖4 方案3 金相組織

3 結論

1）“加熱溫度（1 050±10）℃，保溫時間15 min，旋壓收口下限溫度850 ℃，成形后空冷”工藝能夠保證12Cr1MoVG 集箱中頻感應加熱旋壓收口熱成形質量。

2）加熱溫度是影響集箱收口后性能的關鍵因素之一，加熱溫度高于1 090 ℃，形變部位力學性能惡化，晶粒明顯長大，生產制造時應嚴格把控加熱溫度上限值。