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封头制造业属于装备制造业,是我国工业现代化建设的重要产业之一。自上世纪 80 年代至今,“中国封头之都”新乡县已经汇聚起一大批封头制造企业,封头产业产值约占到全国封头产业总产值的三分之一。在改革开放各项利好政策及市场环境的推动之下,民营封头企业实现了快速发展,一大批敢于拼搏、吃苦耐劳的企业家涌...
2022-12-30育才封头︱传承品质,科学创新,两代人接力共树“育才品牌”
前言
封头制造业属于装备制造业,是我国工业现代化建设的重要产业之一。自上世纪 80 年代至今,“中国封头之都”新乡县已经汇聚起一大批封头制造企业,封头产业产值约占到全国封头产业总产值的三分之一。在改革开放各项利好政策及市场环境的推动之下,民营封头企业实现了快速发展,一大批敢于拼搏、吃苦耐劳的企业家涌现出来,育才封头的创始人梁总正是其中之一。
迎着改革开放的春风,艰苦奋斗与时代共奋进,勤劳严谨成就一代“封头匠人”
1988 年,改革开放进入快车道,育才封头创始人梁总是一家国有企业钣金工,手握“铁饭碗”,身为一名技术人员,他熟知机械行业知识,对行业发展动向嗅觉敏锐,在洞察到改革开放给机械加工行业带来的机遇以及封头产品的市场需求后,他毅然决然选择加入创业队伍,正式建立新乡育才封头厂。
育才封头创业之初,封头企业少之又少,没有经验可以借鉴,也没有途径和资金购进设备,梁总面临怎样的困难可想而知,但是“吃苦耐劳、坚韧不拔”是梁总的性格本色,没有设备就自己做设备!没有经验就自己一点点摸索!不仅要坚持做,还要做好!正是凭借这样一股韧劲儿,梁总克服了一个又一个困难,很快在改革开放的春风中稳住了育才封头的前进步伐。
“ 吃过的苦、走过的弯路时刻提醒我,踏踏实实做好产品,只有产品品质过硬,我们才能得到客户认可,才能稳定持续发展”,梁总经营公司 30 多年,始终把“品质”当做企业发展主线,“品质”早已成为育才封头的企业标签。在别人看来,对“品质”的苛求是对自己奋斗成果的呵护,但在身边人看来,这却是一位老技术人员的“一根筋”精神使然,“因为是技术出身,所以他懂得其中门道,产品有一丝缺陷他一眼就能看出来,这是他的职业习惯”,梁总的女儿告诉编者,“在父亲心里,公司就像一个孩子,和我们姐弟几个同等重要,父亲今年 70 多岁了,还每天穿梭在公司厂区各个角落,和技术工人交流,亲自参与封头生产及质检,总是热情满满”。
“一份坚持、一份热爱”,这是梁总带领育才封头稳步发展 30 余年的关键所在。坚持和热爱背后经历过怎样的辛酸和难处,外人无从知晓,所以梁总讲述来路时的云淡风轻,才更加让人动容。让人感动和敬佩的从不是“艰难岁月”本身,而是梁总这辈人身上所展现出的苦干实干、不屈服不服输的精神和姿态,致敬每一位了不起的父辈!迈入现代工业新航道,大胆创新与时代并肩跑,激流勇进再创“育才辉煌”。
育才封头如今,梁总已经把企业交予儿子全权管理,接手企业后的小梁总将带领育才封头驶向哪条航道呢?小梁总明确表示,他非常钦佩父辈的吃苦精神和钻研精神,也非常认可父亲“一心只想做好品质”的理念,自己会把父亲的谆谆教导铭记于心,把育才封头的“品质招牌”牢牢守住!
小梁总是一位新时代下成长起来的高材生,除了传承父辈的优良作风,他还有自己的梦想和追求,“我想让父亲打下的基业再上一层楼,无创新不传承,想往上走就创新,现在及未来,我们会在原有合作行业的基础上,更多地探索化工装备、低温深冷等高精领域,并在细分领域做出特色,为育才封头再塑新
优势新动能”。在小梁总带领下,育才封头的产品和市场布局正在向高精领域迈进,并和湖北宜化、中杰特装、诚德能源等企业建立了稳定合作关系。
小梁总的创新魄力,不仅体现在他具备洞察清洁能源、制造等大趋势的前瞻性眼光,还体现企业管理上,自接手企业,他一直在推进企业文化落地,志在打造一家有灵魂有思想有底蕴的现代化企业,在传承育才封头优良基因的同时,通过现代化管理手段,将企业精神深入落实到企业各项发展中去;他还重新梳理企业组织架构,更注重技术人才培养,全力打造一支新时代下的高质量人才队伍,为育才封头进军领域、向高精度封头制造商转型升级,做好技术储备。
后记
不同的时代背景,造就不同的成长经历和人物性格,梁总父子思维模式也许稍有不同,但却有共同追求:“把育才封头的品质做到极致”。从他们眼中,编者感受到的是,对封头事业的热忱和对未来的笃定。有严谨务实的做事准则,有与时俱进的开放心态,我们完全有理由相信,育才封头必将拥有更精彩的未来!
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2018-07-03
1.什么叫马氏体不锈钢?
常温下显微组织为马氏体组织,通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢。通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。属于马氏体不锈钢的钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。2.常用焊接方法
焊接马氏体不锈钢可以采用各种电弧焊方法进行焊接。目前仍以焊条电弧焊为主,而采用二氧化碳气体保护焊或氩、二氧化碳混合气体保护焊,可以大大降低焊缝中含氢量,从而降低焊缝冷裂的敏感性。
3.常用焊接材料
(1)Cr13 型马氏体不锈钢焊条和焊丝通常在焊缝有较高的强度要求时,采用Cr13 型马氏体不锈钢焊条和焊丝,可使焊缝金属的化学成分与母材相近,但焊缝的冷裂倾向大。
注意事项:a.要求焊前预热,预热温度不能超过450℃,以防止475℃脆化。焊后进行热处理,焊后热处理是在冷至150-200℃时,保温2h,使奥氏体各部分转变为马氏体,然后立即进行高温回火,加热到730-790℃,保温时间每1mm 板厚为10min,但不小于2h,最后空冷。
b.为了防止裂纹,焊条和焊丝中 S、P 的含量应小于0.015%,Si 的含量应不大于0.3%。Si 含量增加,促使生成粗大的一次铁素体,导致接头的塑性降低。碳的含量一般应低于母材的含碳量,可以降低淬透性。
(2)Cr-Ni 奥氏体型不锈钢焊条与焊丝Cr-Ni 奥氏体钢型焊缝金属具有良好的塑性,可以缓和热影响区马氏体转变时产生的应力。此外,Cr-Ni 奥氏体不锈钢型焊缝对氢的溶解度大,可以减少氢从焊缝金属向热影响区的扩散,有效地防止冷裂纹,因此不需预热。但焊缝的强度较低,也不能通过焊后热处理来提高。
4.常见的焊接问题
(1)焊接冷裂纹马氏体不锈钢由于含铬量高,极大地提高其淬硬性,不论焊前的原始状态如何,焊接总会使其近缝区产生马氏体组织。随着淬硬倾向的增大,接头对冷裂也更加敏感,尤其在有氢存在时,马氏体不锈钢还会产生更危险的氢致延迟裂纹。
措施:1)采用大线能量 较大的焊接电流,可以减缓冷却速度;2)对于不同的钢种层间温度不同,一般不低于预热温度;3)焊后缓冷到150~200℃,并进行焊后热处理以消除焊接残余应力,去除接头中扩散氢,同时也可以改善接头的组织和性能。
(2)热影响区脆化马氏体不锈钢尤其是铁素体形成元素较高的马氏体不锈钢,具有较大的晶粒长大倾向。冷却速度较小时,焊接热影响区易产生粗大的铁素体和碳化物;冷却速度较大时,热影响区会产生硬化现象,形成粗大的马氏体。这些粗大的组织都使马氏体不锈钢焊接热影响区塑性和韧性降低而脆化。
措施:1)控制合理的冷却速度;2)合理选择预热温度,预热温度不应超过450℃,否则接头长时间处于高温下,可能产生475℃脆化;3)合理选择焊接材料调整焊缝的成分,尽可能避免焊缝中粗大铁素体的产生。
5.焊接工艺
1)焊前预热焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当C的质量分数为0.1%~0.2%时,预热温度为200~260℃,对高刚性焊件可预热至400~450℃。
2)焊后冷却焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理,因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变,如焊后立即升温回火,会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变,产生晶粒粗大的组织,严重降低韧性。因此回火前应使焊件冷却,让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。对于刚性小的焊件,可以冷至室温再回火;对于大厚度的焊件,需采用较复杂的工艺;焊后冷至100~150℃,保温0.5~1h,然后加热至回火温度。
3)焊后热处理目的是降低焊缝和热影响区的硬度,改善塑性和韧性,同时减少焊接残余应力。焊后热处理分回火和完全退火两种。回火温度为650~750℃,保温1h,空冷;若焊件焊后需机加工的,为了得到最低硬度,可采用完全退火,退火温度为830~880℃,保温2h炉冷至595℃,然后空冷。
4)焊条的选用焊接马氏体不锈钢用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。常用铬不锈钢焊条有E1-13-16(G202)、E1-13-15(G207);常用铬镍奥氏体不锈钢焊条有E0-19-10-16(A102)、E0-19-10-15(A107)、E0-18-12Mo2-16(A202)、E0-18-12Mo2-15(A207)等
双相不锈钢的焊接
1.双相不锈钢的焊接性
双相不锈钢的焊接性兼有奥氏体钢和铁素体钢各自的优点,并减少了其各自的不足之处。(1)热裂纹的敏感性比奥氏体钢小得多;(2)冷裂纹的敏感性比一般低合金高强钢也小得多;(3)热影响区冷却后,总是保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹(脆化)的敏感性;(4)双相不锈钢焊接接头有析出δ相脆化的可能,δ相是Cr和Fe的金属间化合物,它的形成温度范围600~1000℃,不同钢种形成δ相的温度不同;(5)双相不锈钢含有50%的铁素体,同样也存在475℃脆性,但不如铁素体不锈钢那样敏感;
2.焊接方法的选用
双相钢焊接方法首选TIG焊,然后是焊条电弧焊,采用埋弧焊时应严格控制热输入和层间温度,且应避免大的稀释率。
注意:采用TIG焊时,宜在保护气体中加入1-2%的氮气(若N超过2%就会增加气孔倾向,且电弧不稳定),以使焊缝金属吸氮(防止焊缝表面区域因扩散而损失氮),有利于稳定焊接接头中的奥氏体相。
3.焊材的选用
选用奥氏体形成元素(Ni、N等)较高的焊材,以促进焊缝中的铁素体向奥氏体转变。2205钢多选用22.8.3L的焊条或焊丝,2507钢多选用25.10.4L的焊丝或25.10.4R的焊条。4.焊接要点(1)焊接热过程的控制焊接线能量、层间温度、预热及材料厚度等都会影响焊接时的冷却速度,从而影响到焊缝和热影响区的组织和性能。为获得最佳的焊缝金属性能,建议最高层间温度控制在100℃,当焊后要求热处理时可以不限制层间温度。
(2)焊后热处理双相不锈钢焊后zui好不进行热处理。焊后要求热处理时,所用的热处理方法是水淬。热处理时加热应尽可能快,在热处理温度下的保温时间为5~30min,应该足以恢复相的平衡。在热处理时金属的氧化非常严重,应考虑采用惰性气体保护。 -
当管道输送介质或管道所处环境有温度变化时,管道由温度引起的热胀冷缩是不可避免的,如果不采取一定的方式补偿该尺寸变化,将会在管壁内产生很高的应力,通过管道传至固定管架或设备,当温差过某一范围时,温差应力大于管子可承受的应力范围,这时就必须考虑补偿问题
2018-05-08当管道输送介质或管道所处环境有温度变化时,管道由温度引起的热胀冷缩是不可避免的,如果不采取一定的方式补偿该尺寸变化,将会在管壁内产生很高的应力,通过管道传至固定管架或设备,当温差过某一范围时,温差应力大于管子可承受的应力范围,这时就必须考虑补偿问题。
在管系补偿设计中,最为经济的是自然补偿,自然补偿是利用管道的自然弯曲形状所具有的柔性来补偿热位移,显然自然补偿的能力是有限的,当自然补偿不能要求时,通常应考虑设置膨胀节。管系所受载荷主要是外力载荷(管道及流动介质自重,内压,风载,地震荷载等)和位移载荷,设置管架的目的在于消除外载作用在设备或管道上的作用力,且可把复杂管系分隔成形状比较简单,独立膨胀的管段,保证膨胀节的最佳使用效果。
设置膨胀节的目的,在于吸收管道自身无法吸收的热变形,最大限度地减小位移载荷。本文根据不同类型膨胀节的使用特点,给出了几种典型管系的补偿设计方案,结合实际,对三铰链型膨胀节(括万向铰链型)所组成的系统,复式拉杆型膨胀节,弯管压力平衡型膨胀节在工作中对管架或设备的作用力和力矩进行了分析计算,讨论了膨胀节中波纹管的腐蚀问题。
1 膨胀节的类型及典型管段的补偿设计主要分为以下几种类型:
1.1 单式轴向型膨胀节
由一个波纹管和两个可与相邻管道、设备相接的端管(或法兰)等组成的挠性装置,主要用于补偿直管段轴向位移,另外也可以吸收少量的横向位移,图1 是采用轴向型膨胀节设置实例。
在存在横向位移或存在轴向与横向组合位移的场合,使用单式膨胀节所受到的限制主要是膨胀节吸收横向位移的能力有限。另外在工作压力,温度较高,直径较大或无法在结构物上安设主固定支架或多个导向支架的场合,使用轴向型膨胀节可能行不通。
1.2 复式拉杆型膨胀节
由中间接管连接的两个波纹管及拉杆、端板等组成的挠性装置,以横向位移方式补偿平面或立体弯曲管段的热位移,拉杆装置应能承受压力推力及其附加外力的作用。复式拉杆型膨胀节特别适合吸收横向位移,此外,这种设计形式也可用于吸收轴向位移,角位移以及任意由这三种形式合成的位移,一般用法是将这种带连杆的膨胀节设置在呈90°的“Z”形管系的中间管臂内,调整连杆以阻止外部的轴向位移,图2、3 是两个应用实例。
图2 表示,复式连杆型膨胀节吸收单平面“Z”形弯管的横向位移,中间管臂连杆以内的热位移用膨胀节的轴向位移来吸收,水平管线的热位移由膨胀节的横向位移来吸收。由于压力推力是由连杆来承受的,所以两端均使用中间固定支架,由于作用于管线上的轴向力,是膨胀节产生的变形反力,因此只需使用导向支架。中间管臂上位于连杆以外的部分,如两端弯管的热膨胀必须由水平管道的弯曲来吸收。
图3 是在空间“Z” 弯管中使用带连杆的万能式膨胀节的典型实例。由于万能式膨胀节可以吸收任何方向的横向位移,所以两个水平管臂可以在水平面上处于任意方位。
1.3 弯管压力平衡型膨胀节
由两个或一个工作波纹管和一个平衡波纹管以及端管,端板、弯头、封头、拉杆等组成的挠性装置,用于补偿管段的轴向位移,横向位移或二者的合成位移,且不使固定管架或相连设备承受压力推动的作用,拉杆装置承受压力推力和其它附加外力的作用。弯管压力平衡式膨胀节的主要优点,是它在吸收来自外部的轴向位移时,不会使系统受到内压推力的作用。由波纹管整体刚度造成的力并未消除,实际上这个力一般要超过单式膨胀节位移引起的弹力。因为工作波纹管和平衡波纹管都要受到压缩或拉伸,作用在管道或设备上的力是两者的轴向合力。
1.3.1 图4 是存在轴向与横向组合位移的时使用弯管压力平衡式膨胀节的典型实例,在管道的端部和汽轮机上的支架均为中间固定支架,并且只需要使用导向支架,采用合理的设计可以使汽轮机上方的导向支架承受使膨胀节产生轴向位移的作用力,避免该力作用到汽轮机上,作用在汽轮机上的只有使膨胀节产生横向位移的作用力。
1.3.2 图5 所示为一种常见的非常适于使用弯管压力平衡型膨胀节的场合。在工艺操作中,容器和竖向管道的膨胀量可能不同,按图示安装一压力平衡式膨胀节,竖直方向的位移差可以由膨胀节的轴向位移吸收,容器中心线到管线之间的热膨胀可由膨胀节的横向位移吸收。
1.4 铰链型膨胀节
由一个波纹管、两组与端管相连的铰链板及一对销轴等组成的挠性装置,铰链式膨胀节一般以两、三个作为一组使用,用于吸收单平面管系中一个或多个方向的横向位移。在这种系统中每一个膨胀节被它的铰链板所制约,产生纯角位移,然而,被管段分开的每对铰链型膨胀节互相配合可吸收横向位移。给定单个膨胀节的角位移,每对铰链式膨胀节所能吸收的横向位移与其铰链销轴之间的距离成正比,因此,为了便膨胀节充分发挥应用,应尽量加大这一距离。膨胀节的铰链板通常用于承受作用于膨胀节上的全部压力推力,另外也可以用来承受管道和设备的重量、风载等。
1.4.1 图6 是用双铰链系统吸收单平面“Z”形弯管的主要热膨胀,由于压力推力是由膨胀节上的铰链板来承受的,只需在管系的两端设置中间固定支架,由于膨胀节受铰链制约只能产生纯角位移,不能伸缩,包含有膨胀节的中间管臂的热膨胀必须由与它相垂直的管臂发生弯曲来吸收,两个长管臂的弯曲挠度由正确设计的导向支架和支架来控制。
如果单平面“Z”形管系的中间管臂较长过,可采用三个铰链型膨胀节的系统。
1.4.2 图7 表示在单平面弯管中的三铰链型膨胀节系统,竖直管段的热膨胀将由B 和C 两个膨胀节的动作来吸收,水平管段的热膨胀由A 和B 两个膨胀节来吸收,很明显,膨胀节B 的角位移是A 和C 之和。
1.4.3 图8 是弯管角度不等于90°时,使用铰链式膨胀节的示例。铰链型膨胀节的主要优点是它的尺寸紧凑,便于安装,而且可以使它的铰链板具有很大的刚度和强度,使用它们通常可以对构形不规则的复杂管线的热膨胀进行补偿,在这样的管线上使用别种膨胀节往往行不通,由于铰链结构能够传递载荷,铰链型膨胀节的管系施加到固定支架的作用力很小,这种系统的支撑点可设在不妨碍系统活动的任何位置上,这给系统的设计带来了很大的自由。
和前面的示例一样,在管系两端只用中间固定支架来固定,本例中所有的热变形全部被膨胀节所吸收,因管道的热变形作用于固定支架的载荷非常小,如果左侧的固定支架与第一个铰链型膨胀节的间距较大,在靠近膨胀节处应设置导向支架,该支架为以承受膨胀节转动的力,从而减少膨胀节C 至左侧固定支架之间部分管道的弯曲,为了保持管系位于平面内,并消除可能由外载所产生的作用于铰链的弯曲力,可以增设一个或多个导向支架,管系的支撑可以采取多种方式,对膨胀节之间的管道进行支撑而不妨碍其自由移动时,可采取弹簧支吊架。
1.5 万向铰链型膨胀节
由一个波纹管,万向铰链环及两对与万向铰链环和端管相连的铰链板等组成的挠性装置。通常以两个万向铰链型或以两个万向铰链型与一个单式铰链型膨胀节一起配套使用,如图9,两个万向铰链型膨胀节协同动作吸收上、下两个水平管臂的组合位移,铰链型膨胀节则与上部的万向铰链型膨胀节互相配合吸收竖直管臂的位移。用万向铰链型膨胀节构成的系统与上节提到的用铰链型膨胀节构成的系统是有类似的优点,但万向铰链型膨胀节的应用具有更大的灵活性,它不限于单平面系统。
2 CAESARII对膨胀节进行模拟分析
以常见的复式拉杆膨胀节建模分析为例,该管道为高温抽汽管道,设计温度为269℃,设计压力0.5Mpa,材质为碳钢。管道模型如图10所示,
在节点10设备对管道有15mm垂直向下的附加位移,现对该管道进行一次应力和二次应力校核,由应力分析结果可得出,一次应力计算通过,节点80处二次应力是许用应力的1.36倍,严重超出管道材质许用应力,管道系统存在风险。
管道相关节点受力情况
在该管线中,由各节点受力情况可以看出,节点10、80、140处支撑受力均过大;一次应力在需用应力范围内,由管道系统设计条件可以得出,二次应力主要是由温度引起的热胀产生的,热胀引起管道变形,变形受到支架约束从而产生热应力;处因此要降低管道二次应力必须通过可行的设计方案来吸收管道热胀产生的位移,从而减小热应力。现在设备出口竖直管道上添加复式拉杆膨胀节,添加后的模型如图13,具体建模过程在此不赘述,考虑到设备对管道有竖直向下的附加位移,整个管道系统只有节点10-50有竖直方向的管道走向,因此膨胀节加在竖直管道上。重新对管道进行应力计算校核,由于未加膨胀节前一次应力未超出许用应力,在此只校核二次应力即可。计算结果如图13
由以上二次应力结算结果和各节点作用力情况可看出,管道添加膨胀节后,二次应力大幅度降低,最大应力只有许用应力的18.2,而且各节点作用力也大幅度降低,由此可见,膨胀节可以有效的吸收管道中的热胀,从而大幅度降低管道热应力。