管道帶壓開(kāi)孔知識(shí)之鑄鐵管道

鑄鐵是含碳量大于2.11%（一般為2.4%～4.0%）的鐵碳合金，除碳外，鑄鐵中還含有1%～3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。普通鑄鐵以鐵、碳、硅為主，有時(shí)還加入其它合金元素，以便獲得具有特種性能的鑄鐵。

帶壓開(kāi)孔施工時(shí)鑄鐵管道材主要是因其具有成本低、耐腐蝕、耐磨性等特點(diǎn)。此外，鑄鐵的碳含量高，其成分接近于共晶成分，因此鑄鐵的熔點(diǎn)低，約為1200攝氏度左右，鐵水流動(dòng)性好，由于石墨結(jié)晶時(shí)體積膨脹，所以傳送收縮率小，其鑄造性能繼續(xù)優(yōu)于鋼，因而通常采用鑄造方法制成管材使用，故稱之為鑄鐵。

對(duì)鑄鐵管道帶壓開(kāi)孔時(shí)，操作人員能夠通過(guò)手感明確感覺(jué)到鑄鐵管道材料比普通鋼管道要硬，耐磨性也高，同時(shí)也能感覺(jué)到帶壓開(kāi)孔時(shí)鑄鐵管道要比鋼管道稍脆一些，而且不粘刀。因此，鑄鐵管道具有強(qiáng)度高，但脆性較大。

鑄鐵是一種歷史悠久的重要工程材料，直至現(xiàn)在仍是工程上最常用的金屬材料，在現(xiàn)代的管道鋪設(shè)工程中如沒(méi)有特殊需求，鑄鐵管的使用量約占30%以上。

1.碳的存在形式和形態(tài)

鑄鐵管道中鑄鐵的使用價(jià)值與鑄鐵中碳的存在形式有著密切關(guān)系。在鑄鐵中，碳有兩種主要存在形式，即化合態(tài)的滲碳體和游離態(tài)的石墨（石墨常用符號(hào)G表示），其中具有使用價(jià)值的鑄鐵中的碳主要是以石墨形式存在，所以鑄鐵的組織是由金屬基體和石墨組成的。鑄鐵的金屬基體有鐵素體、珠光體及鐵素體+珠光體三類，相當(dāng)于鋼的組織，因此鑄鐵的組織特點(diǎn)，可以看成是在鋼的基體上分布著不同形狀的石墨。

石墨為簡(jiǎn)單六方晶格，如上圖所示，基面中的原子間距為1.42?（1 ? =0.1nm），兩基面之間的間距為3.40 ?，面間原子的結(jié)合力遠(yuǎn)低于基面中原子間的結(jié)合力，所以石墨的硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性都很低，延伸率接近于零。

鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱作石墨化，影響因素很多，主要是鑄鐵的化學(xué)成分和冷卻速度。碳和硅是促進(jìn)石墨化的元素，隨碳、硅含量的增加（C、Si含量之比約為3∶1），鑄鐵石墨化的程度提高。當(dāng)成分相同時(shí)，鑄鐵的冷卻速度越緩慢，越有利于石墨化的進(jìn)行。

在石墨化過(guò)程中，采用不同的工藝可使石墨的形態(tài)有所不同。通常，石墨的形態(tài)有片狀、團(tuán)絮狀、球狀三種。

2.鑄鐵管道的性能特點(diǎn)

鑄鐵管道的性能取決于鑄鐵的成分和組織，即取決于鑄鐵中基體組織和石墨的數(shù)量、形態(tài)、大小及分布。在帶壓開(kāi)孔工程施工中，鑄鐵管材中石墨的存在使鑄鐵的性能不如鋼，其抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性都比鋼管材料低，但對(duì)其硬度和抗壓強(qiáng)度影響不大，與相同基體組織的鋼相近。由于鑄鐵的塑性很差，所以不能承受鍛壓加工。但也由于石墨的存在，使鑄鐵管具有許多鋼管所不及的性能：

2.1優(yōu)良的鑄造性，可適當(dāng)降低成本

鑄鐵管中的含碳量高（2.4%～4.0%），成分接近共晶成分，熔點(diǎn)比鋼低得多，結(jié)晶溫度范圍小，故表現(xiàn)出優(yōu)良的流動(dòng)性和小的凝固收縮性；

2.2良好的切削加工性

由于石墨的存在，使鑄鐵在帶壓開(kāi)孔時(shí)，帶壓開(kāi)孔刀進(jìn)行切削加工時(shí)易于斷屑，而且石墨本身的潤(rùn)滑作用也減輕了刀具的磨損。

2.3優(yōu)良的耐磨性與減震性

由于石墨的存在有利于潤(rùn)滑和儲(chǔ)油，再通過(guò)對(duì)其基體組織的改善，從面使鑄鐵具有優(yōu)良的耐磨性。石墨（特別是片狀石墨）能將機(jī)械能迅速地吸收并轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)，故鑄鐵表現(xiàn)出優(yōu)良的減震能力（通常比鋼大10倍）。

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