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CN107520275A - 一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法 - Google Patents

一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法 Download PDF

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CN107520275A CN201710827910.0A CN201710827910A CN107520275A CN 107520275 A CN107520275 A CN 107520275A CN 201710827910 A CN201710827910 A CN 201710827910A CN 107520275 A CN107520275 A CN 107520275A
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Abstract

一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法，采用挤压制坯，径向锻造进一步细化晶粒，挤锻复合获得组织致密的管坯，以推拉复合调控应力状态实现局部变形增量弯管成形，改善管件表面质量、组织性能，实现高温高压厚壁无缝管道形状及性能调控，成形制造大口径厚壁高性能高温弯管件。

Description

一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法
技术领域
本发明属于先进材料成形技术领域，具体涉及一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法。
背景技术
先进超临界发电机组，装机容量大、燃煤效率高、气体排放低，是发电技术的首选发展方向。然而高温高压复杂介质环境的长期运行，对关键零件部件，特别是各类管道的工作性能、高温稳定性提出了更高的要求。目前先进超临界锅炉所使用的管道是无缝钢管，且其吨位较大，材质特殊，性能要求苛刻，不仅对材料配比成分、冶炼过程关键相控制要求严格。其管坯成形制造过程也对最终零件的组织和高温使用性能有着重要影响。
然而由于先进超临界发电机组工作介质参数高，目前国内的大型铸锻件生产技术远远不能满足机组要求，这对关键零部件的选材与制造提出了严峻挑战。高温弯管多采用挤压制管，推弯或拉弯分别多工序成形，反复加热，效率低，材料组织不佳。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法，实现大口径厚壁高温弯管件的形性一体化制造。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法，包括如下步骤：
步骤1，挤压制坯：将坯料加热至热锻温度，采用实心锭穿孔挤压或空心锭直接挤压成形管坯，获得第一管材100；
步骤2，利用挤压余热，进行径向锻造：
2.1、装夹第一管材100，装配芯棒7，芯棒7置于第一管材100内，用第一夹爪9夹持第一管材100的一端；
2.2、径向锻造：第一管材100在第一夹爪9的夹持下，绕自身轴线转动的同时，作轴向运动；2-8个径向锻造锤头8，在垂直于第一管材100轴线的平面上往复运动，对第一管材100同步进行打击，使第一管材100壁厚变形量达到10％～35％；
2.3、径向锻造第一管材100上1/3～2/3时，获得第二管材101，用第二夹爪10夹持管第二管材101已经锻造的一端，第一夹爪9松开并退出；
2.4、重复径向锻造第二管材101未锻造部分，获得符合要求壁厚的第三管材102；
步骤3，将第三管材102装夹于推拉复合成形设备；
步骤4，进行中高频感应局部加热：靠近第三管材102弯曲段设有中高频感应加热线圈12，中高频感应加热线圈12两侧设有非接触式温度传感器13，非接触式温度传感器13探测第三管材102表面温度；若测得表面温度不高于热弯成形温度，中高频感应加热线圈12通电工作，将第三管材102加热至要求温度；
步骤5，推拉复合增量成形弯管件：第三管材102一端的第一夹持装置11给第三管材102施加轴向推力，第三管材102另一端的第二夹持装置14给第三管材102施加拉弯复合作用力；非接触式温度传感器13连续工作，并重复步骤4；
步骤6，推拉复合调控应力状态实现局部变形增量弯管成形，获得弯管件103；
步骤7，非接触式温度传感器13、中高频感应加热线圈12停止工作。
本发明的有益效果为：
采用挤压制坯，径向锻造进一步细化晶粒，挤锻复合获得组织致密的管坯，以推拉复合调控应力状态实现局部变形增量弯管成形，改善管件表面质量、组织性能，实现高温高压厚壁无缝管道形状及性能调控，成形制造大口径厚壁高性能高温弯管件。
附图说明
图1为本发明挤压制坯的示意图。
图2为本发明径向锻造的示意图。
图3为本发明径向锻造中第二夹爪夹持第二管材101的示意图。
图4为本发明推拉复合弯管的示意图。
图5为本发明推拉复合弯管终了时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法，包括如下步骤：
步骤1，挤压制坯：将坯料加热至热锻温度，采用实心锭穿孔挤压挤压成形管坯，参照图1，坯料1放置于挤压筒2，利用穿孔针6穿孔；穿孔后穿孔针6穿透坯料1后固定；挤压杆5挤压，通过模具4挤出管坯，模具4置于模座3内，获得第一管材100；
步骤2，利用挤压余热，进行径向锻造：
2.1、参照图2，装夹第一管材100，装配芯棒7，芯棒7置于第一管材100内，用第一夹爪9夹持第一管材100的一端；
2.2、径向锻造：第一管材100在第一夹爪9的夹持下，绕自身轴线转动的同时，作轴向运动；4个径向锻造锤头8，在垂直于第一管材100轴线的平面上往复运动，对第一管材100同步进行打击，使第一管材100壁厚变形量为30％；
2.3、参照图3，径向锻造第一管材100上1/2时，获得第二管材101，用第二夹爪10夹持第二管材101已经锻造的一端，第一夹爪9松开并退出；
2.4、重复径向锻造第二管材101未锻造部分，获得符合要求壁厚的第三管材102；
步骤3，参照图4，将第三管材102装夹于推拉复合成形设备；
步骤4，进行中高频感应局部加热：参照图4和图5，靠近第三管材102弯曲段设有中高频感应加热线圈12，中高频感应加热线圈12侧设有非接触式温度传感器13，非接触式温度传感器13探测第三管材102表面温度；若测得表面温度不高于热弯成形温度，中高频感应加热线圈12通电工作，将第三管材102加热至要求温度；
步骤5，推拉复合增量成形弯管件：第三管材102一端的第一夹持装置11给第三管材102施加轴向推力，第三管材102另一端的第二夹持装置14给第三管材102施加拉弯复合作用力，非接触式温度传感器13连续工作，并重复步骤4；
步骤6，推拉复合调控应力状态实现局部变形增量弯管成形，获得弯管件103；
步骤7，非接触式温度传感器13、中高频感应加热线圈12停止工作。

Claims (1)

1.一种高温高压厚壁无缝管道挤锻弯复合成形的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，挤压制坯：将坯料加热至热锻温度，采用实心锭穿孔挤压或空心锭直接挤压成形管坯，获得第一管材(100)；
步骤2，利用挤压余热，进行径向锻造：
2.1、装夹第一管材(100)，装配芯棒(7)，芯棒(7)置于第一管材(100)内，用第一夹爪(9)夹持第一管材(100)的一端；
2.2、径向锻造：第一管材(100)在第一夹爪(9)的夹持下，绕自身轴线转动的同时，作轴向运动；2-8个径向锻造锤头(8)，在垂直于第一管材(100)轴线的平面上往复运动，对第一管材(100)同步进行打击，使第一管材(100)壁厚变形量达到10％～35％；
2.3、径向锻造第一管材(100)上1/3～2/3时，获得第二管材(101)，用第二夹爪(10)夹持管第二管材(101)已经锻造的一端，第一夹爪(9)松开并退出；
2.4、重复径向锻造第二管材(101)未锻造部分，获得符合要求壁厚的第三管材(102)；
步骤3，将第三管材(102)装夹于推拉复合成形设备；
步骤4，进行中高频感应局部加热：靠近第三管材(102)弯曲段设有中高频感应加热线圈(12)，中高频感应加热线圈(12)两侧设有非接触式温度传感器(13)，非接触式温度传感器(13)探测第三管材(102)表面温度；若测得表面温度不高于热弯成形温度，中高频感应加热线圈(12)通电工作，将第三管材(102)加热至要求温度；
步骤5，推拉复合增量成形弯管件：第三管材(102)一端的第一夹持装置(11)给第三管材(102)施加轴向推力，第三管材(102)另一端的第二夹持装置(14)给第三管材(102)施加拉弯复合作用力；非接触式温度传感器(13)连续工作，并重复步骤4；
步骤6，推拉复合调控应力状态实现局部变形增量弯管成形，获得弯管件(103)；
步骤7，非接触式温度传感器(13)、中高频感应加热线圈(12)停止工作。
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