百科详情

主要用于弯制有色或黑色金属的管材，可适用于建材、造船、化工、冶金、锅炉及重型机械制造等部门。

U形弯产品主要用于建筑圆弧型钢结构，隧道支承、车顶弯梁、地铁工程、铝门窗、天棚、包圆柱内骨架、凉台扶手、淋浴房门、生产线轨道、健身器材等多种行业。材质：碳钢、合金钢，不锈钢、铜，铝等。

介绍了典型超级双相不锈钢 S32750的特性，包括化学成分、力学性能和耐腐蚀性能等；对于应力腐蚀环境下国产超级双相不锈钢换热管U形弯管的局部热处理工艺进行了研究；通过采用点计数法定量测定弯管的铁素体含量、并对弯管进行一系列腐蚀试验，验证了U形弯管工艺的合理性，形成了一套完整的弯管工艺。^[1]

S32750钢的强度和硬度都较高，弯管难度较大，以前订货时要求国外厂商提供U形管，U形弯管技术国产化，已经成为很紧迫的一项任务。对试验用换热管采用冷弯成形工艺，规格为Φ25mm×2mm。

U形管弯前的直管段应以固溶退火状态（应加速冷却）供货，弯管过程中应确保管子不接触任何杂质元素，如锡，镉，铜，铅，铝，汞等。

冷弯后的U形管应按以下步骤进行局部退火处理：

加热之前必须用氩气冲洗换热管，且应采用感应加热或电阻加热方式，加热温度应满足ASMESA789允许的范围，且不低于1075℃。^[1]

每根换热管的弯管和包括至少300mm长的直管段都应加热到要求的温度。弯后应采取措施来加速冷却，应该强调指出的是，加热后不能采用空冷，因为缓慢冷却容易进入σ相转化区（600～1000℃）。

与其他两种低合金成分双相钢2205和2304相比，2507对冷却速度更敏感，如果掌握不好，更容易发生σ相转化。这也是2507U形弯管热处理技术比较难的原因。快冷至315℃以后空冷。

315℃以上总的加热时间应严格控制：加热时间最长不能超过60s，加热停留时间1～10s。

温度控制应采用经校准的光学高温计，弯管内外表面应没有过热和表面氧化现象。在加热或冷却期间，应始终处于惰性气体保护之中。如果采用电阻加热，电极钳应夹在管子上，被夹持的区域应采取防电弧击伤措施。^[1]

对于U形弯管，由于弯管后要经热处理，铁素体含量检测不能采用舍夫勒 Schaeffler图或WRC的”不锈钢焊缝金属 WRC—1992（FN）图等方法来计算或预测铁素体含量，原因是：经过热处理后，金相组织发生了变化，但弯管处的化学成分却没 变，这也就是上述方法的局限性。基于ASTME562的点网格法测定金相是测定弯管处实际铁素体含量的最准确的方法。为什么要特别强调U形弯管处的铁素体含量检测，就是因为弯管后要经受的热处理是一个技术难点，热处理不当有可能造成铁素体含量偏低甚至极低，而含氯环境下抗应力腐蚀起主要作用的金相组织主要是铁素体，因而铁素体必须保证一定含量。弯管成形后，最好将U形弯管包括直管一起进炉整体热处理，这样铁素体含量比较好控制，但这无疑增加了产品的成本，而采用局部加热的方法。^[1]

某乙烯装置氢气加热器系外置式夹套换热器。该设备在检修时发现，U 形弯管内侧有泄漏现象。通过取样进行化学成分、金相和腐蚀产物分析发现，U 形弯管上存在的外表面裂纹是由内壁向外扩展至外壁所形成的，且呈多源裂纹特征，裂纹呈树枝状扩展，系典型的应力腐蚀裂纹。

在发生贯穿裂纹的U 形弯头上取样品，对该材料的化学成分进行分析。

根据GB13296—1991 《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》 标准，对照钢管材料 0Cr18Ni10Ti的标准化学成分，该U形弯头材料符合0Cr18Ni10Ti 的化学成分。在材料实测数据中含有少量的Mo元素，这可能是炼制过程中掺杂带入的。因此该U形弯管材料的牌号应为0Cr18Ni10Ti，系低碳奥氏体不锈钢。^[2]

对含贯穿裂纹的U形弯管各部位进行外观检查，发现失效的U形弯管外侧表面并没有裂纹性缺陷 ，而靠近弯 头内侧存在较粗的贯穿性裂纹，裂纹方向沿弯头轴向和环向，长度约三分之一周长，既有沿环向和沿轴向的单条裂纹，也有沿环向和轴向的交叉裂纹。用放大镜观察裂纹形貌，发现较粗的裂纹两侧存在细小的裂纹，形貌呈树枝状。裂纹端部呈现细尖状，并没有出现很钝的裂尖现象。^[2]

为了进一步判断U形弯管内侧存在的裂纹起裂部位和扩展方向，在裂纹部位沿厚度方向和在内外表面上取样进行金相分析，以判断诸多裂纹究竟是内表面扩展至外表面，还是外表面产生裂纹扩展至内表面 。经磨抛 、裂纹是从管子内表面向外表面扩展的 ，裂纹呈多源裂纹特征，裂纹扩展呈树枝状，且裂纹分叉较多。由试样样品经侵蚀后得到的金相组织可见，金相组织为奥氏体+碳化物，裂纹呈穿晶扩展特征。从金相照片上裂纹扩展形貌可以判断，管子上发现的裂纹属典型的奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹。根据金相组织判断，该U形弯管系热加工成形的 ，在加热过程中，加热温度超过了450℃，处于敏化温度范围，从而导致了大量的碳化物在晶界上和晶内析出。

通过裂纹扩展形貌可以得出如下结论：

（1） 裂纹是从管子内壁产生的，并由内向外扩展至外表面，造成介质泄漏。

（2） 裂纹呈穿晶扩展特征，且裂纹呈多源裂纹扩展，在裂源处看不到内表面有缺陷存在。

（3） 该管子的裂纹系典型的应力腐蚀裂纹。^[2]

U形弯管裂纹的微观形貌可以看出，整个断口均被腐蚀产物覆盖，断口上明显有多处二次裂纹存在，二次裂纹呈沿晶和穿晶特征。这也是应力腐蚀的又一特点。

裂纹断口上的腐蚀产物为硫化物，其余均为材料本身的一些元素。根据了解到的情况可知，管内介质为纯氢气，不存在含硫介质。该U形弯管上的裂纹确认是从内壁扩展至外壁，产生的裂纹也属于典型的应力腐蚀裂纹。发生应力腐蚀裂纹扩展应有介质的影响。若管内单有氢气介质，对不锈钢而言，不存在应力腐蚀问题。因此可以判断该管内可能混有含硫的介质。建议注意检查管内介质的性质，是否存在其它含湿硫的介质，是否有多硫酸等介质混合物存在。^[2]