CNG无缝钢瓶弯曲原因的分析

４１３０Ｘ钢制作的大容积无缝钢瓶多用于压缩天然气的储运，常用瓶体外径为φ５５９，设计壁厚为１６．５，钢瓶的设计壁厚为１６．５ｍｍ，长约１１米左右，充装压力为２０Ｍｐａ，要求进行调质热处理以达到良好的机械性能，且直线度不超过瓶体总长的２‰，但在实际生产过程中，经常出现直线度超标的现象，需对不合格的瓶体进行校直处理，增加了生产成本。

淬火过程中使用的介质及介质特性
ＤＯＴ标准规定，４１３０Ｘ钢质无缝钢瓶淬火时淬火液的冷却速度小于水的冷却速的８０％，因此，有机聚合物淬火剂是该钢瓶的淬火的首选。

该淬火剂的冷却速度受浓度，使用温度及搅拌程度３个参数的影响。

一般说来，浓度越高冷却速度越慢，搅拌程度越激烈，冷却速度越快。

ＣＮＧ无缝钢瓶的热处理状态
在钢瓶的淬火加热完成后由双沟天车吊装进入淬火池，完成淬火过程。

引起变形的组织因素
钢瓶淬火过程中产生的变形既有淬火
ＣＮＧ无缝钢瓶弯曲原因的分析
杜爽 石家庄市安瑞科气体机械有限公司
冷却过程中的应力作用，也有转变产物比容差的最终影响。

在图１划出的第一冷却区内淬火，工件可以完全淬硬，但因冷速过快，可能产生淬火变形。

在第二冷却区内淬火冷却速度适当，工件可以充分马氏体化，硬度均匀，说明参与淬火部位的淬火转变产物基本相同，因此，工件淬火冷却中可能引起淬火变形的应力也不会大。

结果最终的淬火变形也就在允许的公差之内。

故该区叫做小变形区。

在第三冷速区内，由于硬度—冷速曲线走势很陡，工件上参与变形部位的较小的冷速差都会引起较大的组织差及比容差，因此在第三冷速区淬火时，引起淬火变形的因素既有过程中的也有最终的。

这就是此区淬火变形大的原因。

４１３０Ｘ
钢的热特性曲线：
钢瓶微量元素的含量变化及碳元素含量的偏差对钢瓶直线度的影响
由于４１３０Ｘ钢随着碳元素含量的增加及合金元素的含量的增加，产生Ｃ曲线的右移，因此，若不同炉号的含碳量及合金元素的含量的变化将对钢的临界冷却速度产生影响。

故若所选用的设备对淬火液的搅拌速度一定且浓度不变的话，由于不同炉号钢材的含碳量及合金元素的含量的变化，可能导致钢瓶冷却速度在临界冷却速度附近波动，同时由于ＣＮＧ钢瓶较长，不同轴向段所处部位淬火液的搅拌速度的微小差异，可引起瓶体不同部位淬火转变产物的不同或含量的不同，致瓶体不同部位硬度有较大的偏差。

这也是影响钢瓶直线度的一个因素。

淬火操作过程中的影响因素
综合热处理过程中引起钢瓶变弯的几种情况，可在热处理操作过程中进行有效的预防，减少不合格品的数量，在淬火过程中引起瓶体变弯的因素有五个方面：
１、淬火时钢瓶整体入水时速度的影响：因为淬火时钢瓶多为横置水平入水，若入水不及时或速度较慢，则瓶体上下两部分不能同时发生金相的转变，引起应力，造成瓶体的弯曲。

２、淬火液在瓶体不同部位冷却速度不同，引起瓶体各部位冷却速度不一样，引起应力造成弯曲。

３、淬火液质量下降至淬火时产生过多的气泡引起淬火不均匀。

４、钢瓶淬火时的封口方式不合适造成瓶体进淬火液较多，导致瓶体内部冷却的不均匀。

５、用于制作瓶体的钢管，在制造过程中产生弯曲，而后进行了冷校直，存在未释放应力，造成在瓶体热处理时该部分应力释放，引起瓶体重回原弯曲状态。

６、淬火加热过程中炉温不均，也是造成瓶体弯曲的原因之一。

针对上述情况可采取的措施
１、工艺参数的调整
在根据不同炉批号钢瓶的含碳量及合金元素含量的不同进行加热温度的调整时，对淬火液的搅拌速度、淬火液浓度、淬火液的初始温度进行调整，使钢瓶的冷却在合适的速度范围内，同时不同部位的搅拌速度通过调整达到一致，确保钢瓶组织状态的一致性。

２、操作过程中的控制１）、保证淬火时吊运设备的准确、迅速、将需淬火的钢瓶及时送入淬火池中，
并迅速将瓶体全部入水，摸索合适的时间
地持续到灌浆期间。

品种间，在根系分布和根系大小上有所不同，一般总是矮秆品种根系较重。

注意选择矮秆和半矮秆植株，但株高不宜过矮，以７５—９０厘米高为宜。

３．植株缺水的临界时期及选择应用
首先是营养器官、生殖器官的形成与生长时期。

这时遭遇干旱将影响这些器官形成和生长；其次是在返青生长后，起身至拔节初期，干旱能使下层与中层叶片同化表面积缩小，成穗率降低和每穗小穗数减少，结果由于亩穗数和株粒数减少，使产量显著下降。

第三是小穗形成阶段。

这时出现干旱就影响中层和部分上层叶片，使得同化表面积缩小和每穗小穗数目减少，结果产量由于结实粒数减少而下降，但千粒重并不降低。

第四是籽粒灌浆阶段。

干旱出现，影响灌浆，千粒重下降，籽粒不饱满，产量和品质都下降。

值得注意，选择的性状是麦穗本身光合活性和有芒性。

麦穗本身光合活性是抗旱性和丰产性有价值的性状，它对经济产量的贡献约占３０％份额。

芒的存在能使穗部净光合率增加一倍，且芒发育迟些，光合活性也保存得更长久些，在干旱条件下尤为重要。

穗和芒最有利于截取光和大气中的二氧化碳，穗部的同化物绝大部分存留在穗部，并且特别是较多地供应更上部的小穗、小花的籽粒。

所以，增进穗部光合能力是冬小麦育种工作中一个值得注意的目标性状。

抗旱品种大致分为两种类型：其一是早熟型。

能避开干旱使经济产量最敏感阶段（临界期）在干旱、高温（干热风）来临前成熟。

其特征是分蘖少，使土壤体内早先（上年雨季）贮存的有效水分尽可能的用在经济产量最大形成时期。

在光合器官足够大的情况下，茎叶不繁茂，叶片上冲挺直，长芒大穗型，根系发育快，整个根系群生长完成的早。

在解剖学上有着组织结构紧密，叶脉密集，有时还有细胞小的特征。

其二是具有伸展类型的分蘖和根系。

这种类型的植株有发育旺盛的密集的能深达地下水位的庞大根系，在干旱条件下也能很好发育。

其特征是分蘖期长，小分枝根发达，还具有旗叶节以上有足够大数量的光合表面积（高产能力与较大的叶片相联系），叶肉细胞突起物（环状结构）多且伸向不同方向等。

４．抗旱育种工作实践中品种的选择
首先，胚根条数多，分蘖少或较少，分蘖穗抽穗同时性好，根系在较低温
度下伸长迅速，具有强盛的小分枝根群，入土深的类型。

第二，旗叶和旗下一叶有足够大的光合表面积，叶色深绿色，并在后期趋于较迟衰老。

晴天上午或干旱条件逐渐发生时，叶片“凋萎”较迟，暂时“凋萎”后解除旱象条件，恢复生机快的植株类型。

在选育抗旱矮秆、半矮秆品种时需要对叶片的分布给予特别注意。

理想的类型是：植株“独秆”，最初２—３张叶片要大些，水平着生，而最上部两张叶片要垂直着生，（早晨和傍晚有效截取光），且有足够大的表面积，穗下节应短些，以腾出较多的有机营养供小穗、小花发育。

第三，长芒大穗多粒型植株—长芒，芒的上端不干枯；穗长较长，总小穗数目多，结实性好，中、小粒重，灌浆速度快的类型。

第四，植株生育后期抗热性强，落黄正常的早熟类型。

第五，种子在高渗透压的蔗糖溶液中具有良好的发芽力的品种（系）。

第六，在大田条件下，评价和选择的标准是：茎秆粗壮，株高７５—９０厘米，穗下节较短，上部叶片大并且有长时间不干缩的性能，穗粒重高。

麦穗无干缩的上部小穗，无效分蘖少，分蘖穗抽穗同时性好，抗病性强，并且有适宜的生育期。

选择抗旱性的基本方法是在田间进行。

当土壤和空气干旱时，在中午缺少水分的时间内进行观察并记录叶片状况、下部叶片的枯死、麦穗的空粒现象、干缩小穗数目、千粒重的下降、籽粒饱满度及品质、产量等，进行综合分析后决定取舍。

参数作为控制指标。

同时在淬火池中上下运动瓶体，使各部分冷却均匀。

２）、为了保证淬火液的冷却速度达到规定的要求并均匀冷却瓶体，淬火池中加入的循环喷淋装置布置应保证使淬火液搅动均匀，一般布置在淬火池底部和瓶体在淬火池中位置的间隙部位，搅拌速度的测试及调整应纳入工艺要求的范围内。

３）、淬火时若有较多的气泡附在瓶体上或产生在淬火液中，则应在淬火液中加入消泡剂，消除气泡。

４）、若瓶体在淬火加热出炉后即已发生弯曲的情况，有可能是加热的炉子中钢瓶的支撑不均匀，或两端支撑较高，造成钢瓶在重力下弯曲。

或钢管原有应力的释放及加热温度不均匀造成。

若出现淬火后弯曲的钢瓶时，应在回火过程中加以补救。

即可采取调整瓶体的放置位置，将弯曲瓶体呈桥型放置，并将瓶体固定，以防转动。

这样在回火时可靠瓶体本身的重力一定程度地进行校直。

调质热处理完后，瓶体的不直度仍不能达到要求时的解决办法
在调质热处理完后，瓶体的不直度仍不能达到要求时，可采取以下简易措施进行校直：
１、冷校加热校的方法：如下图，
先用千金顶将瓶体校到相反方向的弯度，之后用型钢制作的支撑杠点焊在校弯工装之间并将千斤顶换下，将其放入热处理炉中进行低于回火温度的加热并进行保温。

淬火后发现弯曲也可加如下图的工装在回火过程中进行矫正。

２、用油压机进行冷校直：若单位条件允许有大于１８０Ｔ的压力机即可进行冷校直，校直时应制作简易工装方便瓶体的转动并及时调整瓶体的位置。

但校直后应注意残余应力的消除。