中国钢管信息港网民提供:双金属复合管综合了基层和覆层两种单层材料的强度、耐腐蚀性、耐磨性等优良的特性。齿轮钢是特殊钢,广泛应用于制造车辆齿轮、工业齿轮、齿轮装置等,有小至重量只有百万分之一克的医用齿轮(用于清扫脑梗塞患者的脑血管),有大到直径超过12米的水力发电机用齿轮。
齿轮钢的牌号及标准
为了满足齿轮表面高硬度、芯部高韧性要求,齿轮钢通常使用含C量0.15%~0.25%的低碳钢,便于表面渗碳或渗氮处理。
国内:传统的齿轮钢牌号沿用前苏联标准,采用最多的是Mn系、Mn-Cr系,最具代表性的牌号是20CrMnTi、20CrMo。国家标准GB/T 5216-2014、GB/T 33160-2016、以及齿轮行业协会CGMA001-2004 ≤车辆齿轮用钢技术条件≥中规定了有关齿轮钢的技术要求,其中GB/T 33160主要针对风力发电用齿轮。
日本:按实际用途对齿轮钢进行了细分,主要由Cr系、Cr-Mo系、Ni-Cr-Mo系等组成,如Cr系(如SCr415)多数应用于小型车的变速箱齿轮;Cr-Mo系(如SCM420)应用于小型汽车后桥主、被动齿轮(其中Mo含量较高的SCM822用于中型汽车后桥主、被动齿轮);Ni-Cr-Mo系(如SNCM415)应用于高淬透性和要求芯部韧性较高的重型汽车。日本JIS G4052标准中规定了齿轮钢的主要技术要求。
美国:小型汽车变速箱以Mo钢4023为主,中型汽车变速箱齿轮及后桥主、被动齿轮以含Ni较低的钢种8260、8720为主,重型汽车以含Ni较高的4320和含Mo较高的8822为主,个别重型汽车采用含B 94B17。美国ASTM A304(美国材料与试验协会)和SAE J1268(美国汽车工程师协会)标准中规定了有关齿轮钢的主要技术要求。
德国:主要由Mn-Cr系、Cr-Mo系、ZF系(加B的Mn-Cr系)、Cr-Ni-Mo系等,如用于斯太尔卡车的17CrNiMo6等。德国标准DIN EN 10084、DIN 17210中规定了有关齿轮钢的主要技术要求。
除公开的标准外,一些大企业都有自己内部齿轮钢标准,如德国大众、美国通用、日本丰田、德国ZF、美国EATON等。
齿轮钢质量控制技术
中国钢管信息港网民提供:齿轮做为传动系统的重要零部件,要有良好的强韧性、长寿命、抗冲击、耐磨损等性能要求,还要变形小、精度高、噪音低。高质量的齿轮钢主要表现在五个方面:
末端淬透性带窄:淬透性宽度越窄,离散度愈小,愈有利于齿轮的加工及提高其啮合精度。
洁净度高:氧含量和夹杂物含量要低,减少疲劳损坏。日本提出的超高洁净度钢的氧含量已控制在5ppm以下,夹杂物最大尺寸不超过6um,总和不超过25um。
晶粒度:渗碳时间长,晶粒容易长大,易使渗碳变形不均匀,疲劳强度降低。日本特别强度渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级。
带状组织:影响渗碳变形、渗层组织和硬度,一般要求小于3级,解决带状组织的根本在于减少成分的偏析及轧后适当的冷速匹配。在带状组织的控制方面,国内和日本、美国、德国生产的齿轮钢还有差距。它既满足了特殊的使用要求,又节约了成本投资,作为一种价廉物美的新型结构材料受到国外诸多领域的广泛关注和使用。具体应用:
1、石油天然气输送管及油井
常选用耐腐蚀的不锈钢、Incoloy625、Incoloy825作为内层管,以保证该管道的耐腐蚀性能。而外层材料通常为X42、X50、X60、X70、A335-P22等材料以保证该管道的强度。
日本、美国等国对有关复合钢管用作天然气输送管道进行过大量研究,美国石油协会(API)制订出管线用复合钢管的标准,编号为API5LD。API的主要品种有CrMo钢与超级13Cr、G3、C028等复合的油井管;825、028等镍基合金钢的复合管。
2、锅炉
锅炉过热器的钢管应具有耐650 ℃、35 MPa蒸汽条件下的高温强度,优良的外表面耐高温腐蚀能力和内表面耐水蒸汽氧化性能等特性。
日本住友金属公司用SUS310S、35Cr-55Ni、40Cr-55Ni材料作外层基管,用17-14CuMo和Alloy800H等材料作内层管,开发出超超临界锅炉过热器用新型复合钢管。
瑞典Sandvik钢铁公司成功开发出由碳钢作内层,耐蚀性好的Sanicro28钢作外层管,制作的复合钢管在锅炉结构设计上无需任何变更,可直接使用。
3、废物焚烧炉
废物焚化炉选用复合钢管,其外层基管可选用Sanicro65合金,而内层材料可选用具有耐应力腐蚀裂纹的碳钢或铬钼钢。
欧洲、美国等自1971年安装第一台复合管焚烧炉过热器和水冷壁用管以来,已使用了200万米复合钢管。
4、热交换器
作为热交换器用复合钢管,除应具有一定的强度和耐蚀性外,还应有较好的导热性。
瑞典Sandvik钢铁公司选用高合金镍铬钢合金800作内管,以低合金钢ASTMA213Ti2作外管,生产复合钢管。
日本NKK公司选用API5L-16MnV钢作外层,选用NIC42钢作内层制成复合钢管,其力学性能达到API5L-16MnV技术要求,界面结合剪切强度达到400 MPa以上。
5、耐磨损领域
日本山阳特殊钢公司用SUS316L耐蚀钢作外层,用司太立No12耐磨合金作内层,制成复合钢管,使用4年仍然如新。这种复合钢管在其他微粉颗粒的气力输送管道上也得到了很好的应用,其需求量正在逐新增加。
6、海水管道
选用镍、钛不锈钢或铜合金作内层,以碳钢或低合金耐蚀钢作外层基管组成的复合钢管。
日本川崎制钢和日本钢管公司生产的海水管道用复合钢管广泛用作海水热交换器川管和海水淡化装置的取水管道。
中国钢管信息港网民提供:双金属复合管在国内油气工业的石油产品输送、炼化行业应用逐渐推广,但国内在复合工艺、高效生产和检测技术方面与国外相比仍有较大差距,应该说这是钢管领域的一个新兴热点产业,值得持续关注和后期转入。