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    承压锻件试验和复验公称厚度差异处理方案.pdf

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    承压锻件试验和复验公称厚度差异处理方案.pdf

    第43卷第3期 2014年5月 石油化工设备 PETR0一CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.3 Mav 2Ol4 文章编号i0007466201403-007803 承压锻件试验和复验公称厚度差异处理方案 秦博,喻春锋 西安核设备有限公司,陕西西安710021 摘要锻件标准中没有明确规定力学性能取样时锻件的公称厚度,造成锻造厂取样试验公称厚度 和设备制造厂复验试样公称厚度存在差异,可能导致锻件判废。对压力容器及核电设备行业相关 标准中的锻件条款进行了介绍说明,提出了减少和消除公称厚度差异的两种处理方案。 关键词承压锻件;公称厚度;试验;复验;处理方案 中图分类号TQ050.3;TE969 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.03.020 Solution for Nominal Thickness Differ of Pressure Forgings Test and Retest QIN Bo,YU Chunfeng ‘Xi’an Nuclear Equipment Co.Ltd.,Xi’an 710021,China AbstractThe standard have not stipulated forgings nominal thickness when cut mechanic per ance specimens,resulting difference of nominal thickness between forging plant sampling test and the equipment plant retest sample.The difference may lead the forgings determined to be wastes.Introduce and explained relevant provisions of forgings standard in pressure forgings and nuclear equipment industry,put forward two solutions to reduce and eliminate the difference of normal thickness. Key wordspressure forging;nominal thickness;test;retest;solution 锻造工艺特性决定了锻件热处理后的毛坯公称 厚度比采购订单中的公称厚度要大,长期以来锻件 标准中都没有明确规定进行力学性能试验取样时锻 件的公称厚度,造成锻造厂取样试验时的公称厚度 和设备制造厂锻件采购方人厂验收时的试样公称 厚度存在差异,在某些情况下会导致锻件判废。文 中对压力容器行业、核电设备行业相关规范和标准 中的锻件条款进行了介绍和举例说明,提出了减少 和消除公称厚度差异的两种处理方案。 l锻造工序及取样部位 各锻件厂的锻造工序大同小异,基本都是钢锭 复验一锻造一粗加工一性能热处理~取样一力学性 能试验一精加工一无损检测~清洁、标志、包装,各 个工序之间还有尺寸检查。 在锻件性能热处理之后需要对其取样进行力学 性能试验,各标准中对取样时锻件的尺寸没有统一 的标准,有的没有要求,有的要求尺寸尽可能接近成 品锻件形状,这就意味着不同锻件厂制作的同一规 格锻件,其在成品尺寸基础上增加的厚度也可能存 在不同。 各标准对不同形状的锻件取样部位的规定有所 不同,总体分为3类,即从厚度的1/2处取样、从厚 度的1/4处取样以及从距离表面z mm处取样口r8_。 收稿日期2013~11-30 作者简介秦 博1971一,男,陕西西安人,工程师,学士,多年压力容器行业材料相关工作。 第3期 秦博,等承压锻件试验和复验公称厚度差异处理方案 2不同行业材料复验 2.1 压力容器行业 TSG R00O4--2OO9固定式压力容器安全技术 监察规程[目 第2.9.1条第4款规定,对境外材料 牌号的材料,压力容器制造单位应对其化学成分和 力学性能进行复验。第2.11条第2款规定,采购 的第Ⅲ类压力容器用Ⅳ级锻件,压力容器制造单位 应当进行复验。 需要进行复验的材料还包括业主方和设计方要 求进行复验的,通常这些要求会在合同、图样或设备 规格书中注明。 2.2核电设备行业 在核电设备行业中,目前我国运行和在建的核 电厂有执行RCCM规范的,也有执行ASME规范 的,规范本身并未明确材料的复验要求,但是从核安 全考虑,各设计院都在设备规格书中要求设备制造 单位对安全级承压边界零件材料进行复验。 3公称厚度差异矛盾 锻件厂要对性能热处理后的锻件取样进行力学 性能试验,设备制造厂要对进厂验收后的锻件进行 复验。锻件厂是在粗加工后的锻件上取样,而设备 制造厂是在精加工交货后的锻件上取样精加工后 的锻件厚度更小,两者厚度有几毫米到几十毫米的 差距,这就导致试验结果可能产生差异。 锻件的拉伸性能验收指标是按锻件公称厚度划 分的,例如执行NB/T 47008--2010{承压设备用碳 素钢和合金钢锻件 0]的16Mn锻件,其抗拉强度 和屈服强度就是按厚度100 mm、200 mm、300 mm 为界限划分为3档,文献[11]表9的许用应力也是 按这3档划分的,于是会出现试验和复验的公称厚 度都在同一档及在不同档两种情况。 3.1 公称厚度在同一档 当试验和复验的公称厚度在同一档时,取样部 位不同,造成的影响也不同,见表1。 表1公称厚度在同一档时试验和复验结果 取样部位 结果 影响 厚度的1/2处取样 取样部位一样、考核指标相同 无 厚度 处取样试塞曩羹篆 小 距离表面 mm处取样试塞 小 表1中后两种情况下,复验试样轴线比试验试 样轴线距离锻件中心更近,故复验数据较试验数据 略差,理论上强度只有几MPa的差距。再考虑设计 上的安全系数,这个差距又缩小了很多,对设计的影 响很小 除非试验数据刚好卡在合格线上,则性质 完全不同。 3.2 公称厚度在不同档 3.2.1从锻件厚度1/2处取样 当从锻件厚度的1/2处取样时,虽然试验和复 验的取样部位相同,但复验的验收指标是按更高一 档执行的,这就存在复验不合格的可能。 以文献[1O]中的16Mn锻件为例,锻件采购规 格为厚度95 mm,某锻造厂热处理时的规格为厚度 105 mm,锻造厂试验后的性能是按100200 mm档 考核,即抗拉强度R ≥470 MPa、屈服强度R乩≥ 295 MPa;而设备制造厂复验是按小于等于100 mm 档考核,即R ≥480 MPa、R乩≥305 MPa。如果试 验数据介于两档指标之间,就造成了出厂合格而复 验不合格的情况。 3.2.2从锻件厚度1/4处取样 当从锻件厚度的1/4处取样时,既存在验收指 标不同,又存在复验试样位置更靠近锻件中心的情 况,试验结果和复验结果的差距比从锻件厚度1/2 处取样的更大。 仍以文献[10]中的16Mn锻件为例,锻件采购 规格为厚度95 mm,某锻造厂热处理时的规格为厚 度105 mm,那么锻造厂试验后是按100~200 mm 档考核,而设备制造厂复验是按小于等于100 mm 档考核。同时,复验时的试样轴线比试验时的试样 轴线距离锻件中心近了2.5 mm,理论上复验的数 据要比试验的数据略低。复验数据变差的同时,验 收指标却提高了,试验数据与复验数据的差距加大, 在特殊条件下这种情况尤为严重。 我厂在某锻件厂采购的直径为86 mm的 36NiCrMo16锻棒,执行标准为RCCM M5150 Rolled or Forged Bars for the Manufacture of Class S1 and S2 Shafts。TieRods and Support Bolts}}I1引,而该材料的力学性能文献[12]又引用了 EN 1008332O06Steels for Quenching and Tem pering--Part3Technical Delivery Conditions for Alloy Steels[1引。锻件厂热处理时的锻件直径为 102 mm,锻件厂按文献[12]的规定,在半径的1/2 处取样试验,抗拉强度为1 040 MPa,按文献El3]表 8中100 mm≤d≤160 mm档,抗拉强度验收指标 为1 000 1 200 MPa,锻件厂判定该批锻棒性能为 石油化工设备 2014年第43卷 合格。我厂在材料进厂后按设备规格书的要求对该 批锻棒进行了复验,结果为抗拉强度1 020 MPa,按 文献[133表8中40 mm≤ ≤100 nlm档,抗拉强度 验收指标为1 1O0~1 300 MPa,我厂判定该批锻棒 性能为不合格。 3.2.3 从距离表面z mm处取样 当从距离锻件表面z mm处取样时,其情况和 结果与从锻件厚度1/4处取样相同。 4消除公称厚度差异方案 考虑后续可能的校直和机加工余量,锻造厂在 锻件锻造时必定要在订货尺寸的基础上加厚,增加 的厚度与锻造厂的设备、锻造工艺以及锻件的尺寸 和形状有关,造成试验和复验的锻件公称厚度一定 存在差异,可以采取以下方案处理。 4.1 方案1 在取样段试料上切取试样时,按成品锻件的 公称厚度取样,无视附加量,并且试样性能结果按成 品锻件公称厚度对应的性能档考核。 例如,订货直径39 mm的锻棒,要求拉伸试样 的轴线距离表面12.5 mm,某锻造厂粗加工热处理 时直径为45 1Tim,锻造厂可按图1所示取样,图中 T1为拉伸试样。 图1 直径45 mm锻棒取样图 4.2 方案2 若锻件公称厚度在同一档,在目前取样方式下, 即锻件厂按锻件热处理厚度取样试验并考核,而设 备制造厂按成品锻件公称厚度取样复验并考核。试 验和复验结果差异很小,故仍遵照当前的取样方式。 若锻件公称厚度在不同档,则按方案1执行。 5 结语 针对承压锻件试验和复验取样时公称厚度差异 『 可能导致的判废,为锻件厂提出了两种解决方案,比 较而言,方案1更为准确,但是明显增加了锻件厂取 样的工作量,尤其是对大型件。方案2则是有选择 地进行额外工作,降低了风险,节约了成本。对于技 术要求、质量保证要求高的锻件,建议锻件厂取样时 按方案1执行。 参考文献 [1]NB/T 47009--2010,低温承压设备用低合金钢锻件 [s]. NB/T 47009--2010,Low-alloy Steel Forgings for Low Temperature Pressure Equipments[S]. [2]NB/T 47010--2010,承压设备用不锈钢和耐热钢锻件 [s]. NB/T 4701O~2O10。Stainless Steel and Heat Resis ting Steel Forgings for Pressure Equipments[S]. [3]JB 4726--2000,压力容器用碳素钢和合金钢锻件[s]. JB 4726--2000,Carbon and Alloy Steel Forgings for Pressure Vessel[S]. [4]JB 47272OOO,低温压力容器用低合金钢锻件[s]. JB 4727--2000,Lowalloy Steel Forgings for Low Temperature Pressure Vessel[S]. [5]JB 4728--2000,压力容器用不锈钢锻件[s]. JB 4728--2000,Stainless Steel Forgings for Pressure Vessel[S]. [6] SA一181/SA一181M,Carbon Steel Forgings,for Gener al-Purpose Piping[S]. [7] SA一182/SA-182M,Forged or Rolled Alloy-steel Pipe Flanges,Forged Fittings,and Valves and Parts for High-temperature Service[S]. [8]RCCM Ml121,Carbon Steel Forgings for Class 2 and 3 Tube Plates[S]. [9]TSG R0004--2009,固定式压力容器安全技术监察规 程[s]. TSG R0oo4--2009,Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel[S]. [1O]NB/T 47008--2010,承压设备用碳素钢和合金钢锻件 [s]. NB/T 47008--2010,Carbon and Alloy Steel Forgings for Pressure Equipments[S]. [11]GB 150.1~150.42O11,压力容器[S]. GB 150.1~150.42O11,Pressure Vessel[S]. [12]RCCM M5150,Rolled or Forged Bars for the Manu facture of Class S1 and S2 Shafts。TieRods and Sup port Bolts[S]. [13]BS EN 1008332006,Steels for Quenching and Tem pering Part3Technical Delivery Conditions for Alloy Steels[S]. 张编

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