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阀门材料热处理工艺的质量控制

来源:热处理 时间:2022/6/20
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阀门被应用于高压、高温等工况,这些工况需要阀门材料具有相当稳定的机械性能,这时材料的热处理显得尤为重要。根据APIQ19版标准规定,当生产输出不能由后续的监视和测量加以验证,使问题在产品使用后才显现时,组织应对任何这样的过程实施确认,确认是证实这些过程所策划的生产的能力。标准明确了热处理就是要求确认的过程,这就需要阀门企业严格进行材料热处理工艺评定,并严格按热处理工艺评定来实施热处理。热处理工艺评定热处理工艺评定流程如图1所示。图1热处理工艺评定流程1.预热处理工艺规程的编写(1)预热处理工艺规程编写前应达到如下要求了解材料的概况;明确热处理后材料预期要达到的性能要求;熟悉材料的热处理工艺方法及应用范围;认识材料热处理前后金相组织的变化。(2)预热处理工艺规程的编写应明确以下参数1)热处理方法:正火、退火、淬火、回火、调质和固溶等。2)根据Fe-C和Fe-Fe3C相图与热处理温度图确定热处理的温度。3)加工速度。有时为防止材料变形开裂,有必要控制加工速度。碳钢和低合金钢中、小件加热速度一般控制在~℃/h;中、高合金钢形状复杂的或截面大的工件一般应进行预热,或采用低温入炉随炉升温的加热方式,在温度低于~℃时加热速度控制在80~℃/h。4)加温时间。以工件的几何因素为基准来计算加热时间r(单位为min),即采用公式r=KW。加热时间计算见表1。加热时间的影响因素较为复杂,应根据具体情况进行加热时间估算,以保证在规定的加热温度范围内保持必要的时间。表1加热时间计算表注:1.K为与加热条件有关的综合物理因素,W为与工作的尺寸和形状有关的几何因素,B为板厚,δ为壁厚,L为柱长,D为外径,包括非圆柱的内切圆直径。2.尺寸单位均为mm,时间单位为min。5)冷却介质和冷却速度。正火件一般为空冷,退火件一般随炉冷却到低于℃出炉空冷。对于要求内应力较小的工件应炉冷到低于℃出炉空冷。各类钢退火冷却速度见表2。表2各类钢退火冷却速度6)制定热处理工艺曲线图。2.热处理的实施先准备热处理试样,对热处理材料的化学成分及低倍缺陷进行检测,确保试样符合要求后进行热处理。结合关于人员和设备的要求,确定人员和设备,然后严格按批准的预热处理工艺规程实施热处理。3.热处理后工件的检验检验所需的设备和仪器都必须经校准并确认合格。检验人员应经专门培训,并持有相关试验项目操作证方可上岗。热处理评定所需检验项目包括以下内容。(1)断口分析利用断口分析热处理,能检测热处理导致的过烧断口、过热断口、回火脆性断口以及利用断口估测渗碳层深度等问题。(2)显微组织检验利用光学显微镜或电子显微镜观察分析零件和材料的晶体学特征、第二相形态及分布、表面渗入元素的扩散层和晶粒尺寸及变形情况等。常用的检测方法:GB/T—《金属显微组织检验方法》。(3)拉伸试验通过拉伸试验测定出材料的规定非比例伸长应力、屈服点或规定残余伸长应力、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等。拉伸试验方法,国内标准按GB/T.1—《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》,美国标准按ASTME8M—16《金属材料拉伸试验标准试验方法》。(4)硬度试验试验方法见表3。表3硬度试验方法(5)冲击试验检测方法按GB/T—7《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》。(6)无损检测按不同材料选择不同的检测方法,具体见表4。表4无损检测方法4.热处理工艺评定根据已知材料要达到的性能要求与各项检测结果进行对比,所有检测结果能满足规定性能要求,则评定热处理工艺合理。如未达到预先设定的材料性能要求,则需调整热处理参数,重新按热处理工艺评定的要求进行,直到评定合格为止。5.形成正式的热处理工艺规程经评定合格的热处理工艺形成正式的热处理工艺规程,并经热处理工程师审核确认。热处理操作工的资质要求热处理工应经过专门培训并持有操作证,熟悉热处理设备的结构、性能、精度和效率等特点,严格按操作规程进行操作。制造厂收集热处理工的热处理绩效档案,至少每6个月对热处理工的进行一次评价,经热处理负责人确认合格的继续热处理操作,否则重新培训合格再上岗。热处理设备的质量控制热处理设备包括主要设备和辅助设备。主要设备热处理炉炉温的均匀性和炉子的保温性能是最重要的参数,热电偶、温控仪表等辅助设备的精准性决定了测量数据的准确性。要定期给热处理设备进行维护和保养并定期进行校准,计量确认合格后方可使用。对于API6D阀门生产企业,必须严格按照API6D24版附录F的要求,每年在热处理炉最高和最低使用温度下进行校准,并达到以下要求。1)熔炉工作区升温至设定温度后,在工作区中的任一点的温度与设定温度偏差均不应超过±25℉(±13℃)。2)对用于回火、老化和/或消除应力的熔炉,工作区升温至设定温度后,与设定温度的偏差不应超过±15℉(±8℃)。3)对于热处理所使用的控制和记录仪表其精度应精确至其满量程±1%。结语制造厂进行热处理过程中必须安排有资格的热处理工,在经确认合格的热处理设备上,严格按照评定过的热处理工艺进行操作,确保材料的热处理质量。

以上节选自《通用机械》第7期

阀门材料热处理工艺的质量控制

作者:孙海龙李丰均王小文

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