Razlozi savijanja uzdužnih zavarenih cijevi i kako ih ispraviti

Razlozi savijanja čeličnih cijevi ravnog šava i metode ravnanja uključuju nauku o materijalima, tehnike obrade i mehaničke principe.

1. Materijali i zaostalo naprezanje

• Preostali napon kotrljanja:Tokom procesa valjanja čelične ploče, zbog neravnomjernog hlađenja ili deformacije, unutar ploče nastaje zaostalo naprezanje. Nakon što se cijev kotrlja, napon se oslobađa, što uzrokuje savijanje cijevi.
• Segregacija hemijskih komponenti:Raspodjela elemenata kao što su ugljik i mangan u čeličnoj gredici je neujednačena, što rezultira lokalnim razlikama u čvrstoći. To dovodi do deformacije tokom naknadne obrade.

2. Proces formiranja i zavarivanja

• Odstupanje formiranja:Neravnomjerno pritiskanje valjkom tokom procesa valjanja ili habanje kalupa uzrokuje nedosljednu zakrivljenost cijevne gredice.
• Termički uticaj zavarivanja:Za zavarivanje uzdužnog šava koristi se zavarivanje visoke-visoke frekvencije (ERW) ili zavarivanje pod vodom (SAW). Područje vara se ne zagrijava ravnomjerno, a nakon hlađenja, raspodjela naprezanja je neuravnotežena. Posebno kod jednostranog-zavarivanja, sklonije je savijanju prema strani zavara.
• Asimetrija u visini kuta šava:Razlika u visini između unutrašnje i vanjske površine vara stvara "efekat rebra", uzrokujući deformaciju tijela cijevi kada se ohladi.

3. Hlađenje i toplinska obrada

• Nehomogeno hlađenje:Razlike u brzinama hlađenja tokom procesa gašenja ili normalizacije, što rezultira mikrostrukturnim naprezanjima (kao što su različite zapremine martenzita i ferita tokom transformacije).
• Ineispravna temperatura tokom ispravljanja:Pri izvođenju vrućeg ravnanja temperatura je bila niža od temperature rekristalizacije (za ugljični čelik, približno 600 stepeni). To je rezultiralo nedovoljnom plastičnošću materijala, a elastični oporavak nakon ravnanja doveo je do sekundarnog savijanja.

4. Skladištenje i transport

• Nepravilna podrška:Prilikom slaganja u više slojeva, razmak između nosača je bio prevelik, što je uzrokovalo da se srednji dio cijevi sagne pod vlastitom težinom i podvrgne plastičnoj deformaciji.
• Gradijent temperature:Zbog temperaturne razlike između sunčane i sjenovite strane tijekom skladištenja na otvorenom, toplinski stres uzrokuje savijanje.

1. Mehaničko ravnanje (hladno ravnanje)

• Mašina za ravnanje valjaka:

1. Princip: Korištenjem više setova isprepletenih valjaka za ispravljanje za uzastopno plastično-savijanje čelične cijevi, zakrivljenost se postepeno eliminiše.
2. Ključni parametri:Razmak valjaka (obično 0.8 - 1.2 puta promjer cijevi), količina redukcije (treba premašiti granicu tečenja, ali biti niža od vlačne čvrstoće), brzina ravnanja (za ugljični čelik je tipično 20 - 40 m/min).
3. Ključ tačke za podešavanje:Koristite "metodu obrnutog savijanja". Podesite količinu smanjenja odgovarajuće grupe valjaka prema položaju točke savijanja. Za velike krivine potrebno je proći više puta.

• Mašina za ravnanje pod pritiskom:

Primjenjivo je za lokalne tvrde krivine. Usvaja princip savijanja u tri-tačke, primjenjujući pritisak na konveksnu stranu savijanja, i istovremeno koristeći mikrometar za praćenje ravnosti u realnom vremenu (cilj je manji ili jednak 1,5 mm/m).

2. Vruće ravnanje
• Ispravljanje plamena:

1. Metoda:Upotrijebite kisik-acetilenski plamen da primijenite toplinu u obliku trake-na konveksno zakrivljenu stranu (temperatura 700 - 850 stepen, pokazuje tamnocrvenu boju), zatim ohladite i povucite da se ispravi.
2. Tehničke tačke:Širina grijanja ne smije biti veća od dvostruke debljine stijenke cijevi, a dubina ne smije prelaziti jednu-trećinu debljine zida. Izbjegavajte pretjerano zagrijavanje koje može uzrokovati zgrušavanje zrna.

• Ispravljanje sveukupnog termičkog tretmana:
Za cijevi s visokim zaostalim naprezanjem, žarenje-za ublažavanje naprezanja (zagrijavanje na 580-650 stepeni, zadržavanje neko vrijeme, a zatim lagano hlađenje) u kombinaciji sa mehaničkim ispravljanjem daje bolje rezultate.

1. Online praćenje:

Koristite laserski skener za kontinuirano mjerenje pravosti (kao što je LAP laserski mjerni sistem), a podaci se vraćaju u PLC mašine za ravnanje radi automatskog podešavanja.

2. Optimizacija procesa:

• Tokom zavarivanja, izvodite-obostrano sinhrono zavarivanje kako biste smanjili asimetriju unosa topline.
• Kontrolišite konačnu temperaturu valjanja iznad tačke transformacije Ar3 faze (približno 850 stepeni za niskolegirani čelik) i izbjegavajte dvofazno zonsko valjanje.

3. Specifikacije skladištenja:

 Koristite nosače sedla u obliku slova V-. Razmak između nosača ne smije biti veći od 1/3 dužine cijevi. Izbjegavajte dugotrajno-jednostrano-izlaganje direktnoj sunčevoj svjetlosti.

Za čelik visoke{0}}vrste (kao što je X70 ili noviji), proces ispravljanja bi trebao kontrolirati stopu deformacije manju od 3% kako bi se spriječilo širenje mikro-pukotina.

Za cijevi sa tankim{0}}stinama (sa omjerom prečnika/debljine većim od 40), potreban je unutrašnji noseći kalup tokom ispravljanja kako bi se spriječile greške zaokruživanja.

Nakon ravnanja, preporučuje se ultrazvučno ispitivanje (UT), posebno da se pregleda zona zahvaćena toplinom vara.