Analiza procesa hladnog tretmana i oslobađanja od naprezanja za bešavne čelične cijevi

Hladna obrada bešavnih cijevi općenito se odnosi na duboku hladnu obradu (nisko-tretman, obično u okruženju tečnog azota na -70 stepeni do -196 stepeni), i često se koristi u kombinaciji sa procesima kaljenja, temperiranja, hladnog valjanja/hladnog izvlačenja. Osnovna funkcija je:

1. Stabilizirati strukturu i dimenzije:

Eliminiraju preostali austenit i promovišu njegovu transformaciju u stabilan martenzit kako bi se spriječile deformacije dimenzija i pomjeranje tačnosti tokom naknadne upotrebe i obrade cijevi, posebno za precizne hidraulične cijevi, cijevi za instrumente i cijevi za ležajeve.

2. Povećajte tvrdoću, otpornost na habanje i snagu:

Organizacija postaje gušća, površinska tvrdoća i otpornost na habanje se povećavaju, a vijek trajanja cijevi se produžava.

3. Oslobodite mikro unutarnji stres:

Smanjite mikro-naprezanje uzrokovano izobličenjem rešetke tokom hladnog izvlačenja i gašenja i smanjite rizik od pucanja i savijanja u kasnijoj fazi.

4. Poboljšajte izdržljivost i performanse zamora:

Poboljšajte zrnastu strukturu, smanjite tačke koncentracije naprezanja i povećajte otpornost materijala cijevi na zamor i udar.

Prepoznatljiva tačka:

Hladna obrada ≠ normalna temperatura hladno izvlačenje/hladno valjanje. Hladna obrada je nisko{1}}proces dubokog hlađenja i pomoćna je procedura nakon termičke obrade.

(1) Pre{1}}Priprema za tretman

1. Pre-kontrola procesa
Materijal cijevi prvo treba da se podvrgne kaljenju/kaljenju/hladnom izvlačenju, a zatim se ohladi na sobnu temperaturu (20-40 stepeni) prije nego što se stavi u peć. Strogo je zabranjeno direktno uvođenje visoke-temperature u niskotemperaturnu opremu kako bi se spriječila prevelika temperaturna razlika i pucanje.

2. Sortiranje i vizuelni pregled

Uklonite cijevi s pukotinama, naborima, neujednačenom debljinom zida, površinskim ogrebotinama i neravninama. Sortirajte prema materijalu, specifikaciji i seriji kako biste izbjegli miješanje materijala.

3. Čišćenje i sušenje

Temeljito uklonite površinske mrlje od ulja, vlagu i tekućinu za rezanje. Smrznuta voda može popucati zid cijevi i korodirati unutrašnji zid. Oba kraja duge cijevi su zapečaćena kako bi se spriječilo da niskotemperaturni medij ne uđe u cijev.

4. Standardi za punjenje peći
Materijal cijevi postavljajte sloj po sloj, ostavljajući praznine, bez slaganja i stiskanja. Podržite tanke i dugačke cijevi kako biste spriječili-savijanje i deformaciju pod niskom temperaturom.

5. Pred-podešavanje parametara procesa
Podesite ciljnu temperaturu i vreme držanja prema materijalu: bešavne cevi od ugljeničnog čelika/niskolegirane su obično -70 do -120 stepeni, visokolegirane/nosive cevi -150 do -196 stepeni.

(II) Kontrola procesa hladnog tretmana

1. Sporo hlađenje
Izbjegavajte brzo hlađenje. Kontrolišite brzinu hlađenja na 1 do 3 stepena/min. Velike temperaturne razlike mogu uzrokovati nova temperaturna naprezanja, što dovodi do mikropukotina.

2. Adekvatna izolacija
Nakon što cijela cijev dostigne zadanu nisku temperaturu, održavajte izolaciju 2 do 4 sata (za cijevi velike debljine stijenke i velikog promjera produžite na 4 do 6 sati). Pobrinite se da se unutrašnje i vanjske strukture u potpunosti transformiraju kako biste izbjegli neujednačene performanse iznutra i izvana.

3. Zapečaćeno okruženje i uniformni medij
Cirkulacija tečnog azota/hladnog vazduha je ujednačena, eliminišući lokalno prehlađenje; kontinuirano pratite temperaturu kako biste izbjegli ekstremno niske temperature.

4. Zabraniti spoljašnji uticaj i kretanje
Na niskim temperaturama, žilavost čelika privremeno opada, a pod stresom je sklon latentnim pukotinama.

(III) Operacije nakon -hlađenja

1. Sporo hlađenje (ključ)
Nakon istovara, pustite da se cijev prirodno zagrije na sobnu temperaturu. Nemojte ga izlagati direktnoj sunčevoj svjetlosti, duvati vrućim zrakom ili ga uranjati u vodu radi brzog zagrijavanja. Ovo je da bi se spriječio sekundarni stres uzrokovan naizmjeničnim niskim i toplim temperaturama. Trajanje hlađenja zavisi od debljine stijenke: za cijevi sa tankim{3}}cijevima 2 do 4 sata; za cijevi sa-debelim zidovima, više od 6 sati.

2. Pravovremeno kaljenje/starenje
Nakon dubokog hlađenja, potrebno je izvršiti nisko-kaljenje na niskoj temperaturi (na 120 do 200 stepeni) kako bi se eliminisala mala količina nisko{3}}napona nastalog tokom hladnog tretmana. Ovo također pomaže vraćanju žilavosti materijala cijevi i sprječavanju krhkosti.

3. Re-inspekcija i sortiranje
Pregledajte izgled, ravnost i zaobljenost svake cijevi pojedinačno; uzmite uzorke za tvrdoću, metalografsku analizu i detekciju grešaka da provjerite ima li mikro{0}}pukotina i deformacija.

4. Zaštita i skladištenje
Nakon sušenja i hlađenja, pohranite cijevi u skladište kako biste izbjegli izlaganje elementima, kiši i udarcima.
 

Glavni izvori naprezanja u bešavnim cijevima: toplo valjanje, hladno izvlačenje/hladno valjanje, kaljenje, zavarivanje, ravnanje, mehanička obrada. Naprezanje se dijeli na makroskopsko zaostalo naprezanje i mikroskopsko naprezanje rešetke.

1. Sprečavanje budućih kvarova
Oslobađanje preostalog naprezanja može uzrokovati savijanje cijevi, uvijanje i odstupanja u veličini; superpozicija napona će vjerovatno uzrokovati pucanje i pucanje stijenke cijevi, što predstavlja izuzetno visok rizik za cjevovode visokog{0}}pritiska i cijevi za transport fluida.

2. Stabilizacija preciznosti obrade
Tokom narednih procesa obrade kao što su okretanje, urezivanje navoja, rezanje i savijanje, oslobađanje naprezanja će dovesti do deformacije obrađenog proizvoda. Uklanjanje stresa može osigurati-dugoročnu stabilnost dimenzija gotovog proizvoda.

3. Poboljšanje mehaničkih svojstava
Eliminacija koncentracije naprezanja poboljšava otpornost cijevi na zamor, koroziju i krhki lom, značajno povećavajući sigurnost pri visokim-pritiscima i niskim-temperaturama i uslovima cikličkog opterećenja.

4. Poboljšanje naknadne obrade površine
Nakon uklanjanja naprezanja, struktura cijevi postaje ujednačena. Manje je vjerovatno da će procesi kao što su pocinčavanje, fosfatiranje i premazivanje imati ljuštenje ili rupe.
 

1. Nisko-žarenje za ublažavanje naprezanja (najčešće korišteni, mainstream proces)

Primjenjivo na: hladno vučene- cijevi, kaljene i temperirane cijevi, precizne bešavne cijevi, cijevi srednjeg i malog -promjera

• Proceditess:Zagrijati na 180~300 stepeni, držati neko vrijeme, a zatim polako-ohladiti na zraku ili u peći-ohladiti
• princip:Atomi difundiraju sporo, oslobađajući naprezanje izobličenja rešetke, bez promjene tvrdoće i čvrstoće matrice, samo eliminišući zaostalo naprezanje.
• Ključne tačke:Temperatura cijele peći treba biti ujednačena, vrijeme držanja je 30~60 minuta po 10mm debljine zida; brzina hlađenja treba da bude manja ili jednaka 2 stepena/min.

2. Visokotemperaturno žarenje za ublažavanje naprezanja (potpuno oslobađanje od naprezanja, velika deformacija u cijevima)

Primjenjivo na: cijevi velikog-promjera debelih{1}}zidova, toplo-valjane cijevi, koljena, obrađene cijevne spojnice, zavarene cijevi

• Proces:Zagrejte na 550~650 stepeni (ispod temperature transformacije), držite neko vreme, a zatim polako ohladite u peći (vadite iz peći kada temperatura padne ispod 200 stepeni).
• Karakteristike:Efekat oslobađanja od stresa je najtemeljniji, gotovo eliminišući sve makroskopske i mikroskopske naprezanja; nedostatak je što blago smanjuje tvrdoću i čvrstoću, pogodan za strukturalne cijevi i transportne cijevi sa niskim zahtjevima za tvrdoćom.

3. Vibraciono starenje (olakšanje fizičkog stresa, nije potrebno grijanje)

Primjenjivo na: ultra-cijevi, cijevi velikog-promjera, gotove cijevi koje ne dozvoljavaju grijanje da promijeni boju ili omekša.

• Princip: Rezonancijom se unutrašnje naprezanje materijala cijevi opušta i redistribuira.
• Prednosti: Bez termičke deformacije, bez oksidacijske dekarbonizacije, niska potrošnja energije; Nedostaci: Ograničeno za eliminaciju dubokog stresa, uglavnom se koristi kao pomoćna metoda za ublažavanje stresa.

4. Prirodno starenje (niska cijena, samo za cijevi s niskim-potrebama)

Primjenjivo na: obične strukturne cijevi niskog-pritiska, ne-precizne cijevi

• Princip: Dugo vremena na sobnoj temperaturi, stres se postepeno oslobađa prirodnim putem.
• Nedostaci: Period je izuzetno dug (od nekoliko sedmica do nekoliko mjeseci), oslobađanje od stresa nije temeljno i rijetko se koristi u industrijskoj serijskoj proizvodnji.

5. Duboki tretman hladnoćom (ranije nazvan hladnim tretmanom, koji služi kao pomoćna metoda oslobađanja od stresa)

Obično se koristi u kombinaciji sa temperiranjem. Prvo se struktura stabilizuje dubokom hladnom obradom, a zatim se vrši kaljenje na nižoj temperaturi. Kombinovani efekat oslobađanja od stresa je efikasniji.
 

Kombinacijom hladnog tretmana + ublažavanja naprezanja + formiranja, postoje dvije glavne metode obrade cjevovoda:

Rješenje 1: Precizne hladno-bešavne cijevi (koriste se za hidraulične, instrumentacijske i precizne mašine)

1. Vruće-valjane cijevne gredice → Hladno izvlačenje/hladno valjanje (što rezultira naprezanjem pri hladnom radu)
2.Nisko{0}}žarenje za ublažavanje naprezanja (200~280 stepeni): Eliminišite stres hladnog izvlačenja
3. Ispravljanje, rezanje glave i završna obrada
4. Dubinski hladni tretman (-80~-120 stepeni, sporo hlađenje + dovoljno vremena držanja): Stabilizira strukturu i povećava tvrdoću i otpornost na habanje
5. Sekundarno nisko{0}}žarenje (150~200 stepeni): Eliminišite stres od tretmana hladnoćom i vratite čvrstoću
6. Ne-testiranje bez razaranja, inspekcija veličine i skladištenje gotovog proizvoda

Efekat: Stabilne dimenzije, ujednačena tvrdoća, odlične performanse zamora i bez deformacija tokom dužeg perioda upotrebe.

Rješenje 2: Visok-pritisak/debele-vruće -valjane bešavne cijevi (nafta i plin, kotlovi, transport fluida)

1. Vruće valjanje oblikovanje → Grubo ravnanje
2. Visoko-žarenje za ublažavanje naprezanja na visokoj temperaturi (580 - 630 stepen, sporo hlađenje u peći): Potpuno eliminirajte naprezanja od vrućeg valjanja i ravnanja
3. Mašinska obrada, košenje, savijanje cijevi itd. za dalju obradu
4. Detekcija kvara proizvoda, hidraulički test
 

Efekat: Otporan na pucanje, izdržava visok pritisak, stabilan napon, pogodan za teške-uslove.
 

1. Srž tretmana hladnoćom: Održava dimenzije, povećava tvrdoću, promoviše transformaciju tkiva. Cijeli proces mora uključivati ​​sporo hlađenje, sporo ponovno{1}}zagrijavanje i naknadno re{2}}kaljenje; inače je sklon pucanju.

2. Srž oslobađanja od stresa:Spriječite deformacije, pucanje i pomjeranje dimenzija. Za ublažavanje naprezanja tokom termičke obrade, dajte prioritet "-žarenju na visokoj temperaturi (potpuno)" i "niskom-temperaturnom kaljenju (za održavanje tvrdoće)." 

3.Logika za poboljšanje performansi:Izvršiti smanjenje naprezanja tokom oblikovanja → Provesti hladno kaljenje → Provesti sekundarno rasterećenje naprezanja. Kombinacija ova tri procesa uzima u obzir snagu, tvrdoću, žilavost i stabilnost dimenzija.