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冷拔加工钢管正是发生了加工硬化。冷拔时金属发生塑性变形,晶体内部有多个滑移系启动,位错运动彼此拦截,许多位错被钉扎住,造成位错塞积,同时位错源停止动作。上述一系列过程导致了位错的可动性降低,晶体中的位错密度显著增加。当塑性变形进一步发生,应力增加并足以使钉扎的位错开始运动,螺位错交滑移,刃位错不能交滑移,这样发生位错交截,使不动阶数增加。
所以,通过冷拔加工金属内部位错密度增加,位错可动性降低,既难于产生位错又难于移动位错,因而金属材料硬度、强度提高。这就是冷拔加工的金属学原理。
力学原理
冷拔时钢管在力的作用下通过一定形状、尺寸的模具,发生塑性变形。目前,在生产中的拔制方法大致可分成3种:缩径拔管、减外壁拔管和减内壁拔管,冷拔时,钢管在拉拔力、正压力和摩擦力的作用下,发生相应的变形,大都经过缩径、减壁和定径3个阶段,而且变形区内部产生相应的应力,其中轴向为拉应力,径向和周向为压应力,拔管过程中金属处于一向拉和两向压应力状态,这是冷拔管变形过程的基本力学特征。
工艺:冷拔管中的Cr、Mo、V等强烈的碳化物形成元素有使接头过热区产生再热裂纹的倾向。坡口机加工后(焊接前)MT检查,无裂纹、无缺陷,焊前坡口及周围表面清理(油污、除锈等)至见金属光泽;坡口装配避免强制组对。
焊接前整体或局部预热,焊缝两边各150mm范围内保证预热温度250~300度;层间温度应在预热温度控制范围内。
GTAW(纯Ar气体保护):建议采用TIG-R31(含V)焊丝,直径2.5mm,电流100~140A。如果有一定壁厚,管径不是很小的话,建议采取GTAW+SMAW。SMAW:焊条采用R337,规格可以按实际情况来定。焊接完成后清理飞溅,加热至350~450℃,保温并缓冷的后热措施。12Cr1MoV 采用相应成分的耐热钢焊条,如R310、R312、R317、R316Fe,焊前预热250~350℃,焊后回火处理710~750℃。焊补缺陷或焊后不能进行热处理时,也可采用奥氏体钢焊条,如A302、A307。这时,由于焊缝与母材膨胀系数不同,同时在长期高温工作时还可发生碳的扩散迁移现象,而易于导致在融合区发生破坏。