热浸镀锌焊接圆管外表面锌层厚度均匀性分析及工艺优化.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:徐永浩(1998),男,汉族,学士学位,热浸镀锌钢管锌层均匀性研究。-113-热浸镀锌焊接圆管外表面锌层厚度均匀性分析及工艺优化 徐永浩 天津友发钢管集团股份有限公司,天津 301606 摘要:摘要:钢管在热浸镀锌过程中涂层厚度难以精确控制,造成涂层厚度过厚或过薄,保证均匀性难度较大。本文主要介绍了热浸镀锌焊接圆管外表面锌层厚度标定样品选定、测量方式、方法和数据分析等内容。通过对数据采集和采用分组网格化、归一法等方式进行深度分析,探索影响焊接圆管外表面锌层厚度及其均匀性的主要原因,探讨改善锌层质量的途径。结果表
2、明:风压控制,温度控制,风量控制,风环出风孔工艺参数对锌层厚度和均匀性影响较大,在风环出风孔顺畅、保证风压稳定、温度稳定控制、风量稳定控制等因素在可控条件下,锌层均匀性是可以得到改善的,能有效降低锌层厚度,保证锌层均匀性稳定。在保证产品质量的同时实现节约锌料,提高效率,有效地控制成本,具有良好的经济效益。关键词:关键词:热浸镀锌圆钢管;锌层厚度;均匀性;数据深度分析;改善途径 中图分类号:中图分类号:TG335.71 热浸镀锌钢管被广泛用于供水、供气等低压流体输送1,热浸镀锌焊接圆管外表面锌层厚度及均匀性,不仅影响的钢管寿命,也对生产成本的控制起到决定作用,直接影响经济性,甚至对能耗和环境产生
3、间接危害。热浸镀锌法应用极为广泛,由于其具有涂层硬度强,耐腐蚀性好、无需保养维护、成本较低、保护性全面、生产效率高、操作工艺简单可靠、易于实现机械自动化等优点,被重点用作维护钢材的性能,延长其使用寿命2。张顺3研究了热浸锌钢板锌层厚度与浸锌时间之间的关系规律,从而精确地控制浸锌时间和锌层厚度。赵云龙4研究了浸镀时间对热镀锌钢板表面质量的影响。刘兰兰5分析了热浸镀锌钢板的工艺控制对涂层质量的影响。冯健6从测量重复性、仪器示值误差、镀锌层厚度测量值数据修约三个主要方面对镀锌层厚度进行了不确定度分析,发现重复性引入的不确定度对镀层厚度测量的不确定影响很大。彭碧草7证明了浸镀时间对镀层的影响具有重要意
4、义,为制定合理的工艺提供理论基础。鲍成人8建立了锌层厚度控制数学模型,分析喷气压力和气刀进气压力等,实现精准计算控制锌层厚度。王邦林9对热浸镀厚锌工艺进行了正交优化。彭伟10在标准推荐实验条件下对热浸镀锌钢管锌层重量试验方法进行对比实验,研究了两种不同方法的准确性,并对比了标准偏差。熊捷11参照传统热浸镀锌生产工艺,研究了氯化锌和氯化铵的浓度、助镀液温度、镀锌时间、锌液温度及合金 Al 的含量对镀锌层性能及外观的影响,选择合适的影响因子,并通过正交试验法对热浸镀锌工艺进行了优化。陈立云12应用扫描电镜、能谱分析仪等通过宏观检查、截面微观形貌观察、镀锌层成分分析的方法对机械结构件热浸镀锌钢管镀锌
5、层进行分析。兰明清13以国丰镀锌产线为基础,研究影响锌花大小及均匀性的因素,进而研究锌花对热浸镀锌镀层耐蚀性和力学性能的影响。罗龚14对于热浸镀锌产品的质量要求和测试方法作了一个概述,包括镀层的外观质量、附着力、附着量(厚度)、均匀性等性能指标和检测方法,并且对于质量和测试方法的一些相关的问题进行了探讨。姚林15,16基于偏最小二乘法,建立了回归模型,得到带钢热镀锌产品质量监控方法,同时利用回归模型对锌层质量模型进行评估预测,并对表面锌层质量进行预测,得到具有较好鲁棒性和预测精度的模型。上述研究中,分别对影响热浸镀锌层厚度的不同工艺参数进行了分析,生产实际中影响钢管镀锌层厚度的工艺参数繁多,导
6、致控制精度较低。根据国家标准 GB/T 3091-2015低压流体输送用焊接钢管17的规定,钢管镀单位面积锌层总重量应不小于 300g/m2。目前镀锌钢管通常采用的工艺方法是内、外风环吹扫,通过调控工艺参数控制镀锌钢管的中国科技期刊数据库 工业 A-114-镀锌量,由于锌锭价格较高且不断增加,造成镀锌成本较高,在满足国家标准基础上,减少镀锌浪费,控制锌层均匀性一直是工程中追求的目标,也对镀锌能耗浪费的减小产生促进作用,合理控制热浸镀锌工艺参数,在保证产品质量的前提下控制生产成本是热浸镀锌钢管生产中的重点和难点。因此,友发集团开展实际生产热浸镀锌圆管外表面锌层重量及均匀性的课题控制研究。通过实验
7、和数据分析,对热浸镀锌圆管外表面镀锌层厚度及均匀性进行详细研究,直径 100mm、壁厚 3.75mm 的热浸镀锌圆管作为研究对象,选取不同测点,调控工艺参数,测试两组,对比统计分析厚度稳定性,揭示影响均匀性的关键工艺过程,有助于镀锌降低生产成本,具有较好的经济性。同时,对环境保护间接产生促进作用,具有重要的经济效益和社会效益。1 测试方法 1.1 样品选定 本研究以钢牌号为 Q235B 的公称直径 114.3mm、壁厚 3.75mm 的热浸镀锌圆管为标定对象产品。1.2 测量方式 如图 1 所示,将每根钢管尾部鱼尾纹中心位置为钢管从镀锌锅引出后钢管正下方位置,以该位置为原点,沿周向将钢管 20
8、 等分,沿轴向将钢管 40 等分,共计在钢管表面设置 780 个测点,测点位置如图 1 中黄色标记点所示。图 1 钢管表面测点位置分布示意图 1.3 测量方法。在每根钢管上均匀布置 2039 个测点,测试点位置如图 1 中黄色点所示。采用 Elcometer456 标准型磁性测厚仪测试钢管镀锌层厚度,其中每个点位分别测试三次,并记录三次测试结果的中间值,当三次测试最大值与最小值偏差超过 10 m 时,重复测量。1.4 数据采集 分组测量:第一组测量 100 根钢管,采集 78000个数据;第二组测量 100 根钢管,采集 78000 个数据。1.5 数据处理 为使数据分析更加准确,每支管测得的
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