如何减少起重机车轮锻件钢中含氢量

2025-04-11 11:38:30 杨英杰 0

减少起重机行车轮锻件钢中的含氢量是防止氢脆(氢致延迟断裂)的关键措施。以下是通过工艺优化和材料控制实现这一目标的具体方法:


1. 原材料控制

  • 低氢原材料选择

    • 使用经过烘烤干燥的废钢和铁合金(如烘烤温度≥600℃,时间≥2小时),确保无油污、水分和有机物残留。

    • 优先选用低氢含量的合金添加剂(如预脱氢处理的镍、钼等)。

  • 炉料预处理

    • 对废钢进行抛丸处理或酸洗,去除表面锈蚀和氧化物(可能吸附水分)。


2. 熔炼与精炼工艺优化

  • 熔炼环境控制

    • 电弧炉(EAF)或精炼炉(LF/VD)中采用干燥的造渣剂(如石灰、萤石需预先烘烤至200℃以上)。

    • 控制炉气湿度(如使用惰性气体覆盖或真空环境)。

  • 真空脱气处理

    • RH(循环真空脱气):在真空度≤67 Pa下循环处理15-30分钟,可去除80%以上的氢。

    • VD(真空罐脱气):在≤100 Pa真空度下保持20-40分钟,同时吹氩搅拌(流量0.5-1.5 Nm³/t)。

    • 真空浇注:在真空环境下完成钢液浇注,避免二次吸氢。

    • 车轮锻造|轮毂锻造|起重机车轮|轨道车轮|行车轮|托轮|船舶曲轴

  • 精炼时间延长

    • 延长LF炉精炼时间至≥30分钟,配合氩气搅拌(流量0.2-0.5 Nm³/t),促进氢气泡上浮。


3. 浇注与凝固控制

  • 铸型干燥处理

    • 钢锭模或铸型需预热至150-300℃,并通过氮气吹扫去除残留水分。

    • 使用无水涂料(如醇基涂料)替代含水涂料。

  • 保护浇注

    • 采用长水口+氩气密封浇注,减少钢液与空气接触(氧含量控制≤20 ppm)。

    • 浇注温度控制在液相线以上30-50℃,避免凝固过快阻碍氢逸出。


4. 锻造与热处理工艺

  • 锻造过程优化

    • 锻造前将钢坯缓慢加热(升温速率≤100℃/h),并在800-1200℃区间充分保温(1-2小时),促进氢扩散。

    • 避免锻造后快速冷却,采用坑冷或炉冷(冷却速率≤50℃/h)。

  • 去氢退火处理

    • 锻后立即进行去氢退火:200-300℃下保温12-48小时(具体时间根据工件厚度调整,一般按1小时/25mm计算)。

    • 对于高合金钢,可采用阶梯式升温(如200℃→250℃→300℃,每段保温8小时)。


5. 存储与后处理

  • 防潮存储

    • 成品锻件存放于湿度≤40%的环境中,或表面喷涂防锈油/环氧涂层隔绝水汽。

    • 运输时使用干燥剂和密封包装。

  • 焊后去氢处理

    • 若涉及焊接修复,焊后需在250-350℃保温2-4小时,消除焊缝区氢富集。


6. 检测与监控

  • 氢含量检测

    • 使用热导法(TCD)或惰性气体熔融法(ASTM E1447)检测成品氢含量,目标值≤2 ppm。

    • 对可疑批次进行慢应变速率试验(SSRT)评估氢脆敏感性。

  • 工艺参数记录

    • 全程监控熔炼、精炼、浇注、热处理等关键环节的温湿度、真空度、氩气流量等参数。


关键数据参考

工艺环节控制参数目标值
真空脱气真空度≤67 Pa(RH)
精炼氩气流量流量0.5-1.5 Nm³/t
去氢退火温度/时间250℃×24小时
成品氢含量热导法检测≤2 ppm

通过以上系统性控制,可将行车轮锻件钢中氢含量降至安全水平,显著降低氢脆风险,提升起重机车轮锻件的服役可靠性。

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