تجزیه و تحلیل فرآیند درمان سرما و کاهش استرس برای لوله های فولادی بدون درز

عملیات سرد لوله بدون درز عموماً به عملیات سرد عمیق (-تصفیه در دمای پایین، معمولاً در محیط نیتروژن مایع ۷۰- تا ۱۹۶- درجه) اطلاق می‌شود و اغلب همراه با فرآیندهای خاموش کردن، تلطیف کردن، نورد سرد/کشش سرد استفاده می‌شود. تابع اصلی این است:

1. ساختار و ابعاد را تثبیت کنید:

الآستنیت باقیمانده را تقلید کرده و تبدیل آن به مارتنزیت پایدار را برای جلوگیری از تغییر شکل ابعادی و رانش دقت در طول استفاده بعدی و پردازش لوله، به ویژه برای لوله‌های هیدرولیک دقیق، لوله‌های ابزار، و لوله‌های بلبرینگ، تقویت می‌کند.

2. افزایش سختی، مقاومت در برابر سایش و استحکام:

سازمان متراکم تر می شود، سختی سطح و مقاومت در برابر سایش افزایش می یابد و عمر مفید لوله طولانی می شود.

3. استرس میکرو داخلی را رها کنید:

استرس میکرو- ناشی از اعوجاج شبکه در طول کشیدن و خاموش کردن سرد را کاهش دهید و خطر ترک خوردن و تاب برداشتن را در مرحله بعدی کاهش دهید.

4. بهبود عملکرد چقرمگی و خستگی:

ساختار دانه را اصلاح کنید، نقاط تمرکز تنش را کاهش دهید و مقاومت در برابر خستگی و ضربه مواد لوله را افزایش دهید.

نکته تمایز:

درمان سرد ≠ کشش سرد با دمای معمولی / نورد سرد. عملیات سرد یک فرآیند خنک کننده عمیق-در دمای پایین است و یک روش کمکی پس از عملیات حرارتی است.

(1) آمادگی قبل از درمان

1. پیش{1}}کنترل فرآیند
مواد لوله باید ابتدا تحت خاموش کردن/تمپر/کشش سرد قرار گیرد، سپس قبل از قرار دادن در کوره تا دمای اتاق (20{2}}40 درجه) خنک شود. برای جلوگیری از اختلاف دمای بیش از حد و ترک خوردن، وارد کردن مستقیم دمای-به تجهیزات با دمای پایین اکیداً ممنوع است.

2. مرتب سازی و بازرسی بصری

لوله های دارای ترک، چین خوردگی، ضخامت دیواره ناهموار، خراش های سطحی و برآمدگی را بردارید. برای جلوگیری از اختلاط مواد، بر اساس مواد، مشخصات و دسته مرتب کنید.

3. تمیز کردن و خشک کردن

لکه های روغن سطحی، رطوبت و مایع برش را به طور کامل پاک کنید. آب یخ زده می تواند دیواره لوله را شکسته و دیواره داخلی را خورده کند. هر دو انتهای لوله دراز برای جلوگیری از ورود محیط{2}}در دمای پایین به لوله آب بندی شده است.

4. استانداردهای بارگذاری کوره
مواد لوله را لایه به لایه، بدون انباشته شدن و فشار دادن، شکاف باقی بگذارید. از لوله‌های نازک و بلند برای جلوگیری از خم شدن و تغییر شکل وزن در دمای پایین جلوگیری کنید.

5. پیش{1}تنظیم پارامتر فرآیند
دمای مورد نظر و زمان نگهداری را با توجه به مواد تنظیم کنید: لوله های بدون درز فولاد کربنی/کم آلیاژ معمولاً 70- تا 120- درجه هستند، لوله های آلیاژی بالا/بلبرینگ -150 تا -196 درجه.

(II) کنترل فرآیند درمان سرماخوردگی

1. سرعت خنک کننده آهسته
از خنک شدن سریع خودداری کنید. سرعت خنک کننده را در 1 تا 3 درجه در دقیقه کنترل کنید. اختلاف دمای زیاد می تواند باعث ایجاد تنش های دمایی جدید شود که منجر به ایجاد ریزترک می شود.

2. عایق کافی
پس از اینکه کل لوله به دمای پایین تنظیم شده رسید، عایق را به مدت 2 تا 4 ساعت حفظ کنید (برای لوله هایی با ضخامت دیواره بزرگ و قطر زیاد، 4 تا 6 ساعت افزایش دهید). اطمینان حاصل کنید که ساختارهای داخلی و خارجی کاملاً تغییر می کنند تا از عملکرد ناهموار در داخل و خارج جلوگیری شود.

3. محیط بسته و محیط یکنواخت
گردش نیتروژن مایع/هوای سرد یکنواخت است و خنک شدن بیش از حد موضعی را از بین می برد. به طور مداوم دما را کنترل کنید تا از دمای بسیار پایین جلوگیری کنید.

4. تأثیر و حرکت خارجی را ممنوع کنید
در دماهای پایین، چقرمگی فولاد به طور موقت کاهش می یابد و مستعد ترک های نهفته تحت تنش است.

(III) پست{0}}عملیات خنک‌سازی

1. خنک کننده آهسته (کلیدی)
پس از تخلیه، اجازه دهید لوله به طور طبیعی تا دمای اتاق گرم شود. آن را در معرض نور مستقیم خورشید قرار ندهید، هوای داغ را روی آن دمید، یا برای گرم شدن سریع آن را در آب غوطه ور نکنید. این برای جلوگیری از استرس ثانویه ناشی از متناوب دمای سرد و گرم است. مدت زمان خنک‌سازی به ضخامت دیوار بستگی دارد: برای لوله‌های نازک-2 تا 4 ساعت. برای لوله های ضخیم-دیواره، بیش از 6 ساعت.

2. معتدل کردن/پیری به موقع
پس از خنک شدن عمیق، لازم است که دمای پایین-(در 120 تا 200 درجه ) انجام شود تا مقدار کمی از تنش دمای پایین ایجاد شده در طول عملیات سرد حذف شود. این همچنین به بازیابی چقرمگی مواد لوله و جلوگیری از شکنندگی کمک می کند.

3. باز-بازرسی و مرتب‌سازی مجدد
ظاهر، صافی و گرد بودن هر لوله را جداگانه بررسی کنید. برای بررسی سختی، تجزیه و تحلیل متالوگرافی، و تشخیص عیب، نمونه برداری کنید تا ریز-ترک و تغییر شکل را بررسی کنید.

4. حفاظت و ذخیره سازی
پس از خشک شدن و سرد شدن، لوله ها را در انباری نگهداری کنید تا در معرض عوامل، باران و ضربه ها قرار نگیرید.
 

منابع اصلی تنش در لوله های بدون درز: نورد گرم، کشش سرد / نورد سرد، کوئنچ، جوش، صاف کردن، پردازش مکانیکی. تنش به تنش پسماند ماکروسکوپی و تنش شبکه میکروسکوپی تقسیم می شود.

1. جلوگیری از شکست های آینده
آزاد شدن تنش پسماند می تواند باعث خم شدن، پیچش و انحراف اندازه لوله شود. برهم نهی تنش به احتمال زیاد باعث ترک خوردن و ترکیدگی دیواره لوله می شود که خطرات بسیار زیادی را برای خطوط لوله-با فشار بالا و لوله های انتقال سیال به همراه دارد.

2. تثبیت دقت پردازش
در طی فرآیندهای ماشینکاری بعدی مانند تراشکاری، رزوه کاری، برش و خمش، آزاد شدن تنش منجر به تغییر شکل محصول فرآوری شده خواهد شد. حذف استرس می‌تواند پایداری طولانی‌مدت ابعاد محصول نهایی را تضمین کند.

3. افزایش خواص مکانیکی
حذف تمرکز تنش، مقاومت لوله را در برابر خستگی، خوردگی، و شکستگی شکننده بهبود می‌بخشد و به طور قابل‌توجهی ایمنی را در شرایط{0}}فشار بالا و پایین{1}} و بارگذاری چرخه‌ای افزایش می‌دهد.

4. بهبود عملیات سطحی بعدی
پس از حذف تنش، ساختار لوله یکنواخت می شود. فرآیندهایی مانند گالوانیزه کردن، فسفاته کردن و پوشش دهی کمتر احتمال دارد که پوسته شدن یا سوراخ کاری داشته باشند.
 

1. بازپخت کاهش استرس در دمای پایین (متداول‌ترین استفاده، فرآیند اصلی)

قابل استفاده برای: لوله‌های کشش سرد، لوله‌های خاموش و سکوریت، لوله‌های بدون درز دقیق، لوله‌های با قطر متوسط ​​و کوچک-

• ادامه دهیدss:تا 180 تا 300 درجه حرارت دهید، برای مدتی نگه دارید، سپس به آرامی هوا را-خنک کنید یا در کوره- سرد کنید
• اصل:اتم ها به آرامی منتشر می شوند و تنش اعوجاج شبکه را آزاد می کنند، بدون تغییر در سختی و استحکام ماتریس، تنها تنش پسماند را حذف می کنند.
• نکات کلیدی:دمای کل کوره باید یکنواخت باشد، زمان نگهداری 30 تا 60 دقیقه در هر 10 میلی متر ضخامت دیواره است. سرعت سرمایش باید کمتر یا مساوی 2 درجه در دقیقه باشد.

2. بازپخت تنش زدایی در دمای بالا (تسکین استرس کامل، تغییر شکل زیاد در لوله‌ها)

قابل استفاده برای: لوله‌های دیواره-قطر بزرگ-لوله‌های نورد گرم-، زانویی، اتصالات لوله فرآوری‌شده، لوله‌های جوش داده شده

• فرآیند:تا 550 ~ 650 درجه (زیر دمای تبدیل) گرم کنید، مدتی نگه دارید، سپس به آرامی در کوره سرد کنید (وقتی دما به زیر 200 درجه رسید از کوره خارج کنید).
• ویژگی ها:اثر کاهش تنش کامل ترین است، تقریبا تمام تنش های ماکروسکوپی و میکروسکوپی را حذف می کند. عیب آن این است که سختی و استحکام را کمی کاهش می دهد، مناسب برای لوله های ساختاری و لوله های حمل و نقل با سختی پایین.

3. پیری ارتعاشی (تسکین استرس فیزیکی، بدون نیاز به گرمایش)

قابل استفاده برای: لوله‌های فوق‌العاده طولانی، لوله‌های-بزرگ، لوله‌های تمام‌شده که اجازه تغییر رنگ یا نرم شدن حرارت را نمی‌دهند.

• اصل: با رزونانس، تنش داخلی مواد لوله شل شده و دوباره توزیع می شود.
• مزایا: بدون تغییر شکل حرارتی، بدون کربن زدایی اکسیداسیون، مصرف انرژی کم. معایب: محدود برای از بین بردن استرس عمیق، بیشتر به عنوان یک روش کمکی کاهش استرس استفاده می شود.

4. پیری طبیعی (کم هزینه، فقط برای لوله‌های کم{1} مورد نیاز)

قابل اجرا برای: لوله‌های ساختاری کم فشار معمولی-لوله‌های غیردقیق-

• اصل: قرار گرفتن در دمای اتاق برای مدت طولانی، استرس به تدریج به طور طبیعی آزاد می شود.
• معایب: دوره فوق العاده طولانی است (چند هفته تا چند ماه)، کاهش استرس کامل نیست و به ندرت در تولید دسته ای صنعتی استفاده می شود.

5. درمان سرمای عمیق (که قبلاً به عنوان درمان سرما شناخته می شد و به عنوان یک روش کمکی برای کاهش استرس عمل می کرد)

معمولاً همراه با تمپر استفاده می شود. ابتدا ساختار از طریق عملیات سرد عمیق تثبیت می شود و سپس در دمای پایین تر تلطیف انجام می شود. اثر ترکیبی کاهش استرس موثرتر است.
 

دو روش اصلی پردازش خط لوله با ترکیب درمان سرد + تنش زدایی + شکل دهی وجود دارد:

راه‌حل 1: لوله‌های بدون درز سرد{1} دقیق (مورد استفاده برای ماشین‌آلات هیدرولیک، ابزار دقیق و دقیق)

1.-شمش لوله نورد گرم ← کشش سرد/شکل‌دهی نورد سرد (که منجر به استرس کار سرد می‌شود)
2.بازپخت تنش زدایی در دمای پایین-(200~280 درجه): استرس کشیدن سرد را از بین ببرید
3. صاف کردن، بریدن سر و تکمیل
4. درمان سرد عمیق (-80-~-120 درجه، خنک کننده آهسته + زمان نگهداری کافی): ساختار را تثبیت می کند و سختی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد
5. بازپخت ثانویه با دمای پایین{0} (150 تا 200 درجه): استرس درمان سرماخوردگی را از بین ببرید و چقرمگی را بازیابی کنید
6. آزمایش غیر مخرب، بازرسی اندازه، و ذخیره سازی محصول نهایی

اثر: ابعاد پایدار، سختی یکنواخت، عملکرد خستگی عالی، و بدون تغییر شکل در یک دوره طولانی استفاده.

راه‌حل 2: لوله‌های بدون درز-فشار بالا/ضخیم-دیواره گرم-رولت‌شده (نفت و گاز، دیگ‌های بخار، انتقال سیال)

1. شکل دهی نورد گرم → صاف کردن خشن
2. بازپخت تنش زدایی در دمای بالا (580 - 630 درجه، سرد شدن آهسته در کوره): تنش‌های ناشی از نورد گرم و صاف کردن را به طور کامل حذف کنید.
3. ماشینکاری، کندن، خم کردن لوله، و غیره برای پردازش بیشتر
4. تشخیص نقص محصول، تست هیدرولیک
 

اثر: مقاوم در برابر ترک خوردگی، مقاومت در برابر فشار بالا، تنش پایدار، مناسب برای شرایط سخت-.
 

1. هسته درمان سرماخوردگی: حفظ ابعاد، افزایش سختی، ترویج تبدیل بافت. کل فرآیند باید شامل خنک کردن آهسته،-گرم کردن مجدد آهسته، و متعاقباً مجدد-مرطوب شدن باشد. در غیر این صورت مستعد ترک خوردن است.

2. هسته کاهش استرس:از تغییر شکل، ترک خوردگی و رانش ابعادی جلوگیری کنید. برای کاهش تنش در طول عملیات حرارتی، «بازپخت در دمای بالا (کامل)» و «تعطیل-در دمای پایین (برای حفظ سختی) را در اولویت قرار دهید. 

3.منطق برای افزایش عملکرد:انجام تنش زدایی در حین شکل‌دهی ← اجرای سخت‌کاری سرد ← انجام تنش‌زدایی ثانویه. ترکیب این سه فرآیند استحکام، سختی، چقرمگی و پایداری ابعادی را در نظر می گیرد.