U形彎

主要用於彎制有色或黑色金屬的管材，可適用於建材、造船、化工、冶金、鍋爐及重型機械製造等部門。

產品主要用於建築圓弧型鋼結構，隧道支承、車頂彎梁、地鐵工程、鋁門窗、天棚、包圓柱內骨架、涼台扶手、淋浴房門、生產線軌道、健身器材等多種行業。材質：碳鋼、合金鋼，不鏽鋼、銅，鋁等。

介紹了典型超級雙相不鏽鋼 S32750的特性，包括化學成分、力學性能和耐腐蝕性能等；對於應力腐蝕環境下國產超級雙相不鏽鋼換熱管U形彎管的局部熱處理工藝進行了研究；通過採用點計數法定量測定彎管的鐵素體含量、並對彎管進行一系列腐蝕試驗，驗證了U形彎管工藝的合理性，形成了一套完整的彎管工藝。 ^[1] 

S32750鋼的強度和硬度都較高，彎管難度較大，以前訂貨時要求國外廠商提供U形管，U形彎管技術國產化，已經成為很緊迫的一項任務。對試驗用換熱管採用冷彎成形工藝，規格為Φ25mm×2mm。

U形管彎前的直管段應以固溶退火狀態（應加速冷卻）供貨，彎管過程中應確保管子不接觸任何雜質元素，如錫，鎘，銅，鉛，鋁，汞等。

冷彎後的U形管應按以下步驟進行局部退火處理：

加熱之前必須用氬氣沖洗換熱管，且應採用感應加熱或電阻加熱方式，加熱温度應滿足ASMESA789允許的範圍，且不低於1075℃。 ^[1] 

每根換熱管的彎管和包括至少300mm長的直管段都應加熱到要求的温度。彎後應採取措施來加速冷卻，應該強調指出的是，加熱後不能採用空冷，因為緩慢冷卻容易進入σ相轉化區（600～1000℃）。

與其他兩種低合金成分雙相鋼2205和2304相比，2507對冷卻速度更敏感，如果掌握不好，更容易發生σ相轉化。這也是2507U形彎管熱處理技術比較難的原因。快冷至315℃以後空冷。

315℃以上總的加熱時間應嚴格控制：加熱時間最長不能超過60s，加熱停留時間1～10s。

温度控制應採用經校準的光學高温計，彎管內外表面應沒有過熱和表面氧化現象。在加熱或冷卻期間，應始終處於惰性氣體保護之中。如果採用電阻加熱，電極鉗應夾在管子上，被夾持的區域應採取防電弧擊傷措施。 ^[1] 

對於U形彎管，由於彎管後要經熱處理，鐵素體含量檢測不能採用舍夫勒 Schaeffler圖或WRC的”不鏽鋼焊縫金屬 WRC—1992（FN）圖等方法來計算或預測鐵素體含量，原因是：經過熱處理後，金相組織發生了變化，但彎管處的化學成分卻沒 變，這也就是上述方法的侷限性。基於ASTME562的點網格法測定金相是測定彎管處實際鐵素體含量的最準確的方法。為什麼要特別強調U形彎管處的鐵素體含量檢測，就是因為彎管後要經受的熱處理是一個技術難點，熱處理不當有可能造成鐵素體含量偏低甚至極低，而含氯環境下抗應力腐蝕起主要作用的金相組織主要是鐵素體，因而鐵素體必須保證一定含量。彎管成形後，最好將U形彎管包括直管一起進爐整體熱處理，這樣鐵素體含量比較好控制，但這無疑增加了產品的成本，而採用局部加熱的方法。 ^[1] 

某乙烯裝置氫氣加熱器系外置式夾套換熱器。該設備在檢修時發現，U 形彎管內側有泄漏現象。通過取樣進行化學成分、金相和腐蝕產物分析發現，U 形彎管上存在的外表面裂紋是由內壁向外擴展至外壁所形成的，且呈多源裂紋特徵，裂紋呈樹枝狀擴展，系典型的應力腐蝕裂紋。

在發生貫穿裂紋的U 形彎頭上取樣品，對該材料的化學成分進行分析。

根據GB13296—1991 《鍋爐、熱交換器用不鏽鋼無縫鋼管》 標準，對照鋼管材料 0Cr18Ni10Ti的標準化學成分，該U形彎頭材料符合0Cr18Ni10Ti 的化學成分。在材料實測數據中含有少量的Mo元素，這可能是煉製過程中摻雜帶入的。因此該U形彎管材料的牌號應為0Cr18Ni10Ti，系低碳奧氏體不鏽鋼。 ^[2] 

對含貫穿裂紋的U形彎管各部位進行外觀檢查，發現失效的U形彎管外側表面並沒有裂紋性缺陷 ，而靠近彎 頭內側存在較粗的貫穿性裂紋，裂紋方向沿彎頭軸向和環向，長度約三分之一週長，既有沿環向和沿軸向的單條裂紋，也有沿環向和軸向的交叉裂紋。用放大鏡觀察裂紋形貌，發現較粗的裂紋兩側存在細小的裂紋，形貌呈樹枝狀。裂紋端部呈現細尖狀，並沒有出現很鈍的裂尖現象。 ^[2] 

為了進一步判斷U形彎管內側存在的裂紋起裂部位和擴展方向，在裂紋部位沿厚度方向和在內外表面上取樣進行金相分析，以判斷諸多裂紋究竟是內表面擴展至外表面，還是外表面產生裂紋擴展至內表面 。經磨拋 、裂紋是從管子內表面向外表面擴展的 ，裂紋呈多源裂紋特徵，裂紋擴展呈樹枝狀，且裂紋分叉較多。由試樣樣品經侵蝕後得到的金相組織可見，金相組織為奧氏體+碳化物，裂紋呈穿晶擴展特徵。從金相照片上裂紋擴展形貌可以判斷，管子上發現的裂紋屬典型的奧氏體不鏽鋼應力腐蝕裂紋。根據金相組織判斷，該U形彎管系熱加工成形的 ，在加熱過程中，加熱温度超過了450℃，處於敏化温度範圍，從而導致了大量的碳化物在晶界上和晶內析出。

通過裂紋擴展形貌可以得出如下結論：

（1） 裂紋是從管子內壁產生的，並由內向外擴展至外表面，造成介質泄漏。

（2） 裂紋呈穿晶擴展特徵，且裂紋呈多源裂紋擴展，在裂源處看不到內表面有缺陷存在。

（3） 該管子的裂紋系典型的應力腐蝕裂紋。 ^[2] 

U形彎管裂紋的微觀形貌可以看出，整個斷口均被腐蝕產物覆蓋，斷口上明顯有多處二次裂紋存在，二次裂紋呈沿晶和穿晶特徵。這也是應力腐蝕的又一特點。

裂紋斷口上的腐蝕產物為硫化物，其餘均為材料本身的一些元素。根據瞭解到的情況可知，管內介質為純氫氣，不存在含硫介質。該U形彎管上的裂紋確認是從內壁擴展至外壁，產生的裂紋也屬於典型的應力腐蝕裂紋。發生應力腐蝕裂紋擴展應有介質的影響。若管內單有氫氣介質，對不鏽鋼而言，不存在應力腐蝕問題。因此可以判斷該管內可能混有含硫的介質。建議注意檢查管內介質的性質，是否存在其它含濕硫的介質，是否有多硫酸等介質混合物存在。 ^[2]