1问题的提出

一台酸汽化器设备的制造任务，该设备其实是一台管壳式换热器，管程介质为HF酸+烃，属高毒性、高腐蚀性介质，因此设计采用镍铜合金作为管程部分的主体材料，管箱封头和短节为板材，材料执行ASMESBUNSN标准;管板为锻件，材料执行SBUNSN标准;换热管的材料标准为SBUNSN;板、锻件和管的交货状态应为退火状态。该设备合金板料为两种规格，管箱封头板厚14mm，管箱短节板厚10mm。

管壳式换热器材料的使用应遵循TSGR—《固定式压力容器安全技术监察规程》中2.9款“境外牌号材料的使用”的相关要求，压力容器制造单位应对进厂材料与材料质量证明书进行审核，并对材料的化学成分和力学性能进行复验，符合本规程及相应材料标准的要求后才能投料使用。为此对采购的每张板进行了化学成分、力学性能检验。为方便试验对每张板进行了编号。封头用板定为B1，短节用板定为B2。检验结果见表1和表2。

对照相关材料标准，表1中化学成分检验结果表明两张合金板的化学成分均满足要求。表2中力学性能检验结果表明，B2满足力学性能要求，而B1的力学性能结果相对热轧状态和退火状态均不完全满足，B1板的断后伸长率低于退火板的标准值，B1板的屈服强度低于热轧板的标准值。B1板不可直接投料使用。初步分析认为是合金板的热处理存在问题。如退货重新采购赶不上工期要求，解决问题的最好途径是改进热处理，提高板材力学性能。

2不合格原因分析

为查明B1合金板力学性能不满足标准要求的原因，对合金板B1和B2进行了金相检验。金相检验结果见图1，B2板的组织晶粒度均匀且细小，平均晶粒度7.5级;B1板的组织晶粒度不均匀，且大晶粒沿轧制方向呈条带状分布。对于蒙乃尔合金板，均匀细小的晶粒可以获得理想的性能，由于合金板B1沿轧制方向存在条带状的大晶粒组织，导致了B1板各向异性明显，横向拉伸断后伸长率不能满足标准要求，分析原因可能是合金板轧制后的退火温度和时间控制不当，导致轧制过程中产生的组织不均匀性无法消除所致。

3热处理试验结果与分析

为消除组织的不均匀性，改善合金板的性能，制定热处理工艺时应从加热温度和保温时间两方面综合考虑。镍铜合金(SBUNSN)的主要成分镍、铜、铁和少量的碳，其组织结构为具有面心立方结构的单相奥氏体固溶体，从室温加热到退火温度不发生相变，因此，合金板轧制后的退火是一种再结晶退火，目的是软化金属，改善性能。退火温度的提高和保温时间的延长都会加速再结晶完成的速度，但是考虑本公司热处理设备能力，延长保温时间会增加合金板表面氧化皮的厚度，从而使合金板的实际厚度减小，降低了设备的安全使用系数，因此制定热处理方案时主要考虑加热温度的变化。分别制定了3种热处理工艺①随炉升温，保温温度(±10)℃，保温时间40min，空冷;②随炉升温，保温温度(±10)℃，保温时间40min，空冷;③随炉升温，保温温度:(±10)℃，保温时间40min，空冷。从B1板上取3个20mm×mm的拉伸试样，用箱式电炉对3组试样分别进行3种热处理，之后进行金相和力学性能检验，结果见表3和图2。

对比3种不同热处理工艺处理后的试验结果，可知，退火温度℃时，原来的带状组织得到改善，但没有消除，晶粒度仍不均匀，见图2(a)，断后伸长率有所提高，基本能满足标准要求。退火温度℃时，原来的带状组织已消除，晶粒度均匀，平均晶粒度为5.5级，见图2(b)，拉伸试验的各项结果均满足标准要求。退火温度℃时，原来的带状组织已消除，晶粒度均匀，晶粒粗大，平均晶粒度为2级，见图2(c)，拉伸试验的各项结果虽能满足标准要求，但Rp0.2值刚刚满足标准要求。因此，最佳方案是工艺2，既可消除带状组织，且晶粒比较均匀，不粗大，力学性能指标合格。

按照工艺2对整张B1合金板进行了退火处理，后从合金板上取样进行金相和拉伸试验，力学性能为Rm=MPa，Rp0.2=MPa，A=41%;组织如图3所示，条带状组织已消除，晶粒度均匀，平均晶粒度6级，满足退火状态合金板的标准要求。

4结论

SBUNSN合金板沿轧制方向存在条带状的大晶粒组织，若轧制后的退火温度和时间控制不当，将导致合金板退火后的性能及组织无法满足标准要求，因此，合金板轧制后应选择合理的退火温度和时间，使组织均匀细小，从而消除带状组织。

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