厚壁12CrlMoVG鋼管力學性能不合格的工藝優化分析

12CrlMoV鋼是電站鍋爐制造業用量最大的低合金耐熱鋼。該鋼主要采用Cr、Mo合金元素進行固溶強化．并加入一定量的V元素與C元素結合形成VC等碳化物進行彌散強化．其組織結構穩定且具有較高的持久強度：主要用于制作高壓鍋爐壁溫~<580 oC的過熱器管以及管溫≤570 oC的集箱管、蒸汽導管和主蒸汽管等。研究發現該鋼對熱處理工藝較為敏感．尤其對奧氏體化后冷卻速度的影響更為敏感。生產實踐證明：厚壁12CrlMoVG鋼管經“正火+回火”處理后．經常出現沖擊韌性值低、沖擊值不均甚至不合格的現象，主要是受熱處理冷卻速度的影響所致。因此，厚壁12CrlMoVG鋼管是否具有良好的組織、性能，其技術關鍵是保證熱處理工藝質量。

由于12CrlMoV鋼中含合金元素V，使熱處理對組織結構及熱強性的影響趨于復雜化，而且熱處理過程中各個環節也相互制約，因此，給其熱處理工藝的研究帶來了一定的難度。在實際生產中發現：厚壁12CrlMoVG鋼管的沖擊韌性指標分散．穩定性較差(尤其是DIS較小時)，其性能隨熱處理工藝波動的問題更加突出。如 219 mmx29 mm、508 mmx20 mm、 194 mm~30 mm等規格鋼管在正火后采用普通空冷(或風冷)的工藝處理時，其沖擊指標高低不均，1組試樣中沖擊功值有的高達

200 J，有的僅幾焦耳。但是對于壁厚大于40 mm的鋼管，若按標準要求采用調質工藝處理后，其強度指標常常偏高。甚至超過標準規定的上限，且伸長率等塑性指標較低．鋼管的綜合性能較差。因此，掌握正火后的冷卻速度與鋼的組織結構和性能變化間的關系，有助于在實際熱處理時將冷卻速度控制在合理的范圍內。從而獲得良好的綜合性能。這就要求對不同規格的鋼管熱處理工藝進行優化。

在實驗室進行正火后采取不同的冷卻速度得到不同組織性能的試驗，結果表明：厚壁12CrlMoVG鋼管具有良好的綜合性能的最佳組織

是回火貝氏體(30％～40％)和鐵素體+珠光體(60％～STEEL PIPE Oct．2008，Vo1．37，No．570％) 。因此，控制好正火后的鋼管冷卻速度．

是優化熱處理工藝的關鍵，也是獲得良好的組織以及優良的綜合性能的保證。將理論分析與生產實際相結合，對不同規格的12CrlMoVG鋼管制訂了不同的正火冷卻方式的熱處理生產工藝：壁厚小于20 mm的鋼管，正火后一般采取空冷的熱處理工藝：壁厚大于30 mm的鋼管，采用“水冷+空冷”的優化熱處理工藝；壁厚20～30 mm的鋼管，根據外徑／壁厚(o／s)的大小，選擇風冷或“水冷+空冷”的正火工藝。

在大生產中采用正火后“水冷+空冷”熱處理工藝，主要是為了使鋼管在750～500℃獲得較快的冷卻速度。以得到具有良好綜合性能的原始組織。在該溫度范圍內提高正火冷卻速度，可使鋼管金相組織中的鐵素體晶粒度與粒狀貝氏體團的尺寸明顯變細小，粒狀貝氏體中島狀物的亞結構亦明顯細化。因此，在一定的溫度范圍內采用提高正火冷卻速度的生產工藝后，鋼管的沖擊性能明顯提高，在管壁各處的組織也較為均勻，而鋼管的其他常溫力學性能也較為理想。這種熱處理工藝處理后的鋼管金相組織一般為：鐵素體+粒狀貝氏體+珠光體，對于長期服役于高溫、高壓條件下的12CrlMoVG鋼管來說，這是較為理想的一種金相組織。

因此，針對厚壁12CrlMoVG鋼管制定的“水冷+空冷”優化熱處理工藝處理的鋼管．均能得到優良的力學性能和理想的金相組織，這種工藝是優良的。