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切管机刀片材料构成
- 2021-02-04 16:57-

  管道切削过程的主要矛盾是切管机刀具的切除与管道的反切除。影响刀具切削能力的外在因素有刀具结构、几何角度、磨损情况以及管道材料、切削用量选用情况等,而刀具材料的性能则是决定切削能力的内在因素。因此,在使用液压切管机自动切削管道的实际施工作业中,严格按照先锋管道刀片管理规定执行,在进行切管机刀片的编制工艺、选择刀具和优选切削用量,都必须以刀具材料的性能为依据。

  硬质合金刀具是在较大的切削力和较高的切削温度下切除金属的,而管道防爆切管机的刀片是要保持切削温度在80摄氏度以下,更加严格的切削条件就要求刀片的自身性能在管道切割作业中刀具与管道表面不断发生摩擦条件保持良好的切割功能和散热功能。在切割石油、天然气、煤气管道时尤为重要。而在现场除了管道切割要求机械冷切割外,还要使用防爆电机液压泵站来保证现场的防爆要求。

  各类刀片牌号的性能差别很大、适用范围也各有不同,没有一种刀片牌号具备所有的最佳性能,而是各有所长、相互补充的。所以,在防爆切管机切割不同管材时,应当依据先锋管道切割作业规范中所规定的选择不同切管机刀片,以达到更高的切割效率和管道切割经济性。

  切管机刀片所使用的刃具钢,主要指制造车刀、铣刀、钻头等切削刀具的钢种,工作任务就是在管道抢修和管道维修以及石油、天然气、煤气管道带压堵漏工程中通过切削加工将钢管道切断,同时要保证不怕水浸、危险环境下不需人工而实现自动防爆切除。

  在切削时,切管机刃具受到管道的压力,刃部与切屑之间发生相对摩擦,产生热量使温度升高,要确保良好的导热性、散热性、必要时使用其它降温条件来保持刀度温度控制在合理范围;而切管机的切削速度越大,温度越高,有时可达500~600℃,因此,要求刀具切削速度不能过快,这就要求刀具要有更高的硬度和强度在低速下切割管道;此外,刀具还承受一定的冲击和震动。根据刃具的工作条件,通常对刃具钢提出如下性能要求:

  刃具钢的耐磨性取决于钢的硬度以及碳化物的性质、数量、大小、分布状态。淬火刃具钢的硬度主要决定于含碳量,含碳量都在0.65%~1.5%之间,硬度为60~65HRC。通常,钢的硬度越高,耐磨性越好,如当钢的硬度值提高2~3HRC值时,耐磨性可提高25%~30%。

  为防止刃具受冲击或震动时折断和崩刃,通过添加适当合金元素并配以合理的热处理工艺使刃具钢具有足够的强度、塑性和冲击韧性。

  在高温下刃具钢保持高硬度的能力称为红硬性,是通过在钢中添加熔点高、而且能形成难溶碳化物的合金元素(W、V、Nb等),提高钢的回火稳定性来达到的。

  低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上,加入一些合金元素(总含量小于5%)发展起来的。低合金刃具钢除了高的含碳量以外,常加入Cr、Mn、Si、Mo、V等合金元素。最常用的低合金刃具钢是9SiCr和CrWMn。

  9SiCr钢具有较高的淬透性、红硬性和较好的不变形性。适用于制造变形要求小的薄刃刀具,如丝锥、板牙、铰接式切管机刀片等。

  CrWMn钢具有高淬透性、高强度(64~66HRC) 和高耐磨性,但红硬性不如9SiCr钢。由于这种钢的淬火变形很小,故有“微变形钢”之称,适合于制造截面较大、切削刃口不剧烈受热、耐磨性要求高的工具,如长丝锥、长铰刀、拉刀等,也可做量具和冷冲压模具。

  以上两种材料制作的刀具主要应用于上世纪90年代市场上的铰接式切管机刀片,其硬度较强,但无法切削美标X 系列合金管道以及其它合金管道的缺陷。而且在危险工况下(易燃易爆以及压力管道抢修场合),需要人力来进行切割,其危险系数太高,不建议使用。

  高合金刃具钢又称为高速钢,钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素,且总量超过10%。用高速钢制成的刀具在切削时比低合金刃具钢刀具更加锋利,所以又被称作锋钢。高速钢更主要的特性是具有良好的热硬性,当切削温度高达600℃左右时,其硬度仍无明显下降,从而能比低合金刃具钢更具有更高的切削速度,所以高速钢因此而得名。常用的高速钢是W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2和W18Cr4VCo10。

  高速钢是防爆自动切管机刀片的主要制造材料,切割合金管道不形变并且散热及耐磨性较高。因此,防爆自动切管机的刀片主要选用高速钢作为刀片的基体。而基体上还要焊接硬质合金刀头来提高切割硬度和耐磨性。

  钢结硬质合金主要应用于防爆自动切管机刀片的刃片,是以工具钢、碳素钢、合金钢为粘结相,以碳化钛、碳化钨等碳化物为硬质相用粉末冶金方法生产硬质合金。

  钢结硬质合金按硬质相的组成可分为碳化钛基和碳化钨基类;按粘结相的最终组织结构可分为马氏体、奥氏体、铁素体基;按机械性能可分为可加工和不加工两种钢结硬质合金。

  钢结硬质合金的密度相比其它硬质合金较低一些,但重要的是它可以通过热处理(淬火或退火)提高和降低硬度。它还可进行机械加工和焊接,同时还具有可锻造的特性。

  介绍了防爆自动切管机和铰接式切管机刀片的不同,相信您也知道了管道切割时,要选择不同的刀片来进行不同管材的切割作业,这样既会提高管道切割效率,也会提高其经济性。