0 引言

0Cr18Ni10Ti广泛应用于化工和石油化工以及核工业的耐腐蚀部件和高温焊接构件。如反应器、管道、热交换、大型锅炉过热器、再热器蒸汽管道等[1]。不锈钢0Cr18Ni10Ti钢管固溶处理后具有较高的强度和韧性等良好的综合机械性能；但是由于固溶工艺不合理，会导致处理后管材的部分技术指标达不到要求。为达到较好的理化性能指标，设计了三种工艺试验方案，进行了相关固溶工艺试验。

1 试验参数的选择

不锈钢0Cr18Ni10Ti钢管固溶处理是改善管材最终性能的必要工艺。固溶处理指将合金加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺[2]。主要目的是：改善钢和合金的塑性和韧性；使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化。碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400 ℃～850 ℃的温度范围内时，会有高铬碳化物析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时能变成粉末。对于有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢0Cr18Ni10Ti管材应进行固溶热处理是非常必要的。

1.1 材料理化性能的技术要求

根据材料的应用环境和特点，该材质最终需要满足相关理化性能指标，其力学性能要求见表1。

对于班级内的学生，学习的好坏肯定各有差异，那么为了实现课后辅导真正的意义，我们必须要尽心分层教学，教师对每一个教学内容的难易程度要做到心中有数。在辅导时根据学生的不同进行分层次的辅导。注意学生最近发展区的问题，让学习能力弱的学生不会感到太吃力又能学到知识，让学习强的学生感受有所收获。多鼓励学生。

根据工程相互关系，采用ABAQUS计算软件对施工阶段进行模拟，主要分析隧道施工对群桩基础的变形影响，应力应变的本构理论采用Mohr-Coulomb 线弹塑性模型。模型中根据勘察地层设置隧道周边土层，各个部分的材料参数见表2。其中考虑衬砌连接的不连续性，将衬砌的弹性模量按0.15 进行折减，桥台以上结构作为荷载计算。几何模型如图2所示。

 

表1 0Cr18Ni10Ti管材的力学性能要求

  

试验温度Rp0．2/MPaRm/MPaA5/%室温≥490≥686≥25高温(320℃)≥412≥520≥12

1.2 固溶温度的确定

(3)试验范围内不同固溶处理温度、固溶处理时间下0Cr18Ni10Ti管材的延伸率见表6。

1.3 固溶处理时间

固溶处理时间即保温时间。保温的目的是使合金组织充分转变到固溶所需状态，保温时间主要取决于合金成分、材料的预先处理和原始组织以及加热温度等，同时也与工件厚度、加热方式等因素有关。本次试验选择的固溶处理时间为10 s、30 s。

1.4 冷却介质的选择

针对应用需求，综合考虑各种通讯方式的传输带宽、覆盖范围、实时性、资费，最终选择采用GPRS/3G/卫星通信相结合的多模传输方式。主控制器的数据发送线程实现系统的多模数据发送功能，采用wvdial脚本和ppp脚本配置华为E261联通3G无线上网卡和SIM900A型GPRS模块连接网络[13]，卫星通信模块采用ORBCOMM公司的OG2卫星调制解调器，在3G和GPRS无网络的情况下系统自动切换至卫星通信模式，通过串口将定位和报警信息数据包发送给卫星通信模块，经卫星通信模块发送至服务器。

2 试验方法

从表4可以看出，试验范围内，在同一温度下，室温的屈服强度Rp0.2随时间增加而下降，而高温(320 ℃)的屈服强度Rp0.2随时间增加上升；在同一时间下，室温和高温(320 ℃)的屈服强度Rp0.2随温度升高都上升。

 

表2 试验材料的化学成分 / %

  

成分CSiMnCrNiTiSPCoFe含量0．060．71．5518．1010．950．600．0100．0100．03余量

此次选择三个工艺方案进行试验，每个试验方案使用10支管材，固溶处理温度有1 020 ℃、1 050 ℃两个温度，固溶处理时间有10 s、30 s两个时间，选用的冷却介质为水，温度≤25 ℃。三个试验方案的主要工艺参数见表3。

固溶处理中一般采用快速冷却。快冷的目的是抑制冷却过程中第二相的析出，保证获得溶质原子和空位的最大过饱和度，以便时效后获得最高的强度和最好的耐蚀性。冷却方式以水冷为宜[3]。水是广泛应用的有效的冷却介质，水中冷却所能达到的冷却速度能够满足大多数铝、镁、铜、镍和铁基合金制品的要求。固溶处理后的组织一般是单相奥氏体, 但对含有钛、铌、钼的不锈钢，还含有少量的铁素体。本次试验采用的冷却介质为水，水温≤25 ℃。

 

表3 三个试验方案的主要工艺参数

  

序号固溶处理温度/℃固溶处理时间/s方案1102030方案2102010方案3105010

(1)试验范围内不同固溶处理温度、固溶处理时间下0Cr18Ni10Ti管材的屈服强度见表4。

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3 试验结果与分析

在不同方案试验后进行取样，使用室温拉伸和高温拉伸设备分别进行室温和高温(320 ℃)拉伸试验。

“我们住在华尔街的酒店，就在美林总部对面，摩根士丹利在纽约中城。每天上午我们去美林做尽调，下午再去摩根士丹利做尽调。” 汪建熙娓娓道来，当年的情景历历在目。

从表5可以看出，试验范围内，在同一温度下，室温的抗拉强度Rm随时间增加而下降，而高温(320 ℃)的抗拉强度Rm随时间增加上升；在同一时间下，室温和高温(32 0℃)的抗拉强度Rm随温度升高都上升。

1．3 统计学方法 用Microsoft Excell 2003软件对数据进行录入；用SPSS 13．0统计软件对数据进行统计分析。

取样管材规格：Φ 10×0.5 mm。

3.1 试验结果

由于条件有限，试验方案未考虑1 050 ℃、30 s的工艺方案进行试验。

用一定规格的管材作为坯料(化学成分见表2)，其固溶工艺步骤为：加热→保温→水冷，然后矫直→酸洗→冷拔Φ 10×0.5 mm→脱脂→矫直→酸洗→检验→入库。检验使用的管材规格为Φ 10×0.5 mm。

 

表4 0Cr18Ni10Ti管材的屈服强度

  

固溶处理温度/℃固溶处理时间/sRp0．2/MPa室温平均高温(320℃)平均102030535537．5450430540410102010570575445427．5580410105010585602．5450435620420

(2)试验范围内不同固溶处理温度、固溶处理时间下0Cr18Ni10Ti管材的抗拉强度见表5。

 

表5 0Cr18Ni10Ti管材的抗拉强度

  

固溶处理温度/℃固溶处理时间/sRm/MPa室温平均高温(320℃)平均102030795782．5570557．5770545102010805792．5545542．5780540105010815822．5560562．5830565

取样数量：4个/方案、共12个。

固溶处理的温度范围大约在980 ℃～1 250 ℃之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，采用较低的固溶温度为宜。本次试验选择了1 020 ℃、1 050 ℃两种温度。

 

表6 0Cr18Ni10Ti管材的延伸率A5

  

固溶处理温度/℃固溶处理时间/sA5/%室温平均高温(320℃)平均102030404016．516．54016．51020103937．515．5153614．5105010363414．214．853215．5

从表6可以看出，试验范围内，在同一温度下，室温和高温(320 ℃)的延伸率A5随时间增加都上升；在同一时间下，室温和高温(320 ℃)的延伸率A5随温度升高都下降。

3.2 结果分析

对比试验结果分析发现：(1)在同一固溶处理温度下，室温的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm随固溶处理时间增加而下降，而高温(320 ℃)的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm随保温时间增加上升；室温和高温(320 ℃)的延伸率A5随固溶处理时间增加都上升。在同一固溶处理时间下，室温和高温(320 ℃)的屈服强度Rp0.2、抗拉强度 Rm随温度升高都上升；室温和高温(320℃)的延伸率A5随温度升高都下降。(2)采用方案1和2的室温下屈服强度均能达到对应的标准要求，但是在高温(320℃)下的最低屈服强度仅为410MPa，略低于标准412MPa的技术要求；采用方案3屈服强度下限值可达到420MPa，稳定性较好。

4 应用

结合以上试验结果及分析，对本批其余1 050支管材进行了固溶处理，使用了方案3： 1 050 ℃的固溶温度、10 s的固溶处理时间、水冷。然后，随机选取4支管材进行取样、检验力学性能，结果见表7。

 

表7 0Cr18Ni10Ti管材的力学性能

  

试验温度Rp0．2/MPaRm/MPaA5/%室温6008303258082030高温(320℃)4206551443065015

从表7可以看出，管材的屈服强度Rp0.2、抗拉强度Rm、延伸率A5都达到了技术条件的要求。同时，再次验证了高温(320 ℃)屈服强度Rp0.2在1 050 ℃固溶处理温度下的稳定性。

5 结论

(1)此次试验了三种固溶处理工艺方案：固溶处理温度1 020 ℃(30 s)+水冷(水温：≤25 ℃) 、固溶处理温度1 020 ℃(10 s)+水冷(水温：≤25 ℃) 、固溶处理温度1 050 ℃(10 s)+水冷(水温≤25 ℃)。

(2)通过试验，获得了管材经过三种固溶处理工艺方案后的屈服强度、抗拉强度和延伸率数据，为后续选择固溶处理工艺提供了依据。

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(3)通过对三种固溶处理工艺方案试验收集的数据进行分析评价，认为固溶处理工艺：固溶处理温度1 050 ℃(10 s)+水冷(水温≤25 ℃)较为合理，并在实际应用中取得了较好的试验效果。

6 参考文献

[1] 刘建章.核结构材料[M].北京：化学工业出版社，2017：358.

[2] 樊东黎，潘建生，徐跃明，等.中国材料工程大典 第15卷 材料热处理工程[M]. 北京：化学工业出版社，2006:41.

[3] 李成.不锈钢实用手册[M]. 北京：中国科学技术出版社，2003：509.