چه چیزی باعث ضخامت ناهموار دیوار در لوله های فولادی می شود

​

ضخامت دیواره ناهموار در لوله‌های فولادی نورد شده (به ویژه لوله‌های فولادی بدون درز، مانند لوله‌های فولادی بدون درز گرم-لوله‌های فولادی بدون درز نورد سرد-) یک مشکل کیفیت رایج در فرآیند تولید است. علل اصلی را می توان به چهار دسته اصلی نسبت داد: مواد اولیه، تجهیزات، فرآیند و عملیات. به طور خاص، می توان آن را به عوامل دقیق زیر تقسیم کرد، که به طور مفصل در ترکیب با اصل نورد توضیح داده شده است (مانند سوراخ کردن، نورد مداوم، و کاهش فرآیندهای هسته):

مواد اولیه نقطه شروع نورد لوله فولادی است. اگر خود مواد اولیه ایراداتی داشته باشند، مستقیماً منجر به انحراف در ضخامت دیواره محصول نهایی می شود و اصلاح کامل آنها در فرآیندهای بعدی دشوار است.

- ضخامت/قطر ناهموار دیواره شمش لوله:

شمش لوله (مانند شمش فولادی گرد، شمش ریخته گری پیوسته) خود دارای بیضی بودن، نوسانات قطری یا ضخامت/ نازکی موضعی است (به عنوان مثال، "منطقه سست"، "حفره انقباض"، "تفکیک" شمش ریخته گری پیوسته)، و تغییر شکل فلز در حین نورد شدن، ضخیم‌تر شدن جریان در سمت فلز است {{0}. در سمت نازکتر بسیار سریع است و در نهایت باعث ایجاد ضخامت دیواره ناهموار محصول نهایی می شود.

- عیوب داخلی بیلت لوله :

شمش لوله دارای آخال ها، منافذ، ترک ها و غیره است. در طول فرآیند نورد، انعطاف پذیری فلز در ناحیه نقص ضعیف است و تغییر شکل پیوسته نیست و در نتیجه ضخامت دیواره موضعی بسیار نازک است (فلز در ناحیه نقص به طور موثری پر نمی شود) یا خیلی ضخیم (فلز در اطراف عیب تجمع می یابد).

- دمای بیلت لوله ناهموار :

هنگامی که شمش لوله گرم می شود (مانند کوره گرمایش حلقوی)، گرمایش ناهموار است، با دمای محلی خیلی بالا (فلز خیلی نرم است، جریان خیلی سریع است) یا خیلی کم (فلز خیلی سخت است، جریان مسدود شده است)، و در نتیجه انحراف در ضخامت دیواره پس از غلتش ایجاد می شود (به عنوان مثال، قسمت بالای دیواره ضخیم است، اما قسمت بالای لوله دارای ضخامت بالایی است، اما قسمت بالای لوله دارای یک درجه حرارت بالا است، پس از غلتاندن نازک).

اولین گام در نورد لوله فولادی بدون درز " سوراخ کردن " (نخ زدن لوله خالی به یک لوله خالی توخالی) است. اگر ضخامت دیواره خود لوله خالی ناهموار باشد، تصحیح کامل آن در فرآیندهای بعدی نورد و اندازه گیری مداوم دشوار است.

تنظیم نادرست زاویه مخروط و موقعیت بالای رول‌ها در دستگاه سوراخ‌کن (مانند دستگاه سوراخ‌کن متقاطع{{0}) منجر به "ضخامت دیواره غیرعادی" (یک طرف ضخیم و طرف دیگر نازک) یا "ضخامت دیواره ناهموار مارپیچی" (ضخامت متناوب به شکل مارپیچی در طول لوله فولادی ناهموار) می‌شود.

بیضوی بودن لوله خالی از حد استاندارد فراتر می رود: سطح مقطع لوله خالی گرد نیست و تغییر شکل فلز در جهت محیط در حین نورد متفاوت است و در نهایت منجر به ضخامت دیواره ناهموار می شود.

دقت، شرایط سایش و تراز تجهیزات به طور مستقیم یکنواختی تغییر شکل فلز را تعیین می کند و دلایل مکانیکی اصلی ضخامت ناهموار دیوار است.

- مشکل غلتکی:
دقت پردازش خود رول‌ها (مانند رول‌های کار آسیاب‌های نورد پیوسته و رول‌های ماشین‌های اندازه‌گیری) کافی نیست (مانند قطر رول ناسازگار و انحراف در استوانه‌ای سطح رول)، و در نتیجه نیروی ناهمواری بر فلز در حین نورد وارد می‌شود.
سایش ناهموار رول ها پس از استفاده (مانند سایش شدید در یک طرف)، شکاف ناسازگار بین رول ها (از یک طرف بزرگتر و از طرف دیگر کوچکتر) و انحراف ضخامت هنگام عبور فلز.
دمای ناهموار رول ها (مانند انسداد آبراهه خنک کننده، گرمای بیش از حد موضعی و انبساط) منجر به تغییر در شکاف رول واقعی می شود.

- مشکل بالا/ماندرل:
قسمت بالای دستگاه سوراخ‌کن و سنبه آسیاب نورد پیوسته (که برای حمایت از دیواره داخلی لوله فولادی استفاده می‌شود) غیرعادی هستند (با خط مرکزی رول‌ها تراز نمی‌شوند)، در نتیجه یک طرف دیواره داخلی لوله فولادی به سنبه متصل می‌شود و شکاف در طرف دیگر بیش از حد بزرگ است و دیواره ضخیم (inner) را تشکیل می‌دهد.
سایش، تغییر شکل سنبه (مانند نازک شدن موضعی)، یا روانکاری ضعیف سطح (چسبندگی فلز) می تواند باعث انحراف ضخامت دیواره موضعی در دیواره داخلی شود.

- انحراف دستگاه نگهبان راهنما :
دستگاه های راهنما و محافظ (مانند صفحات راهنما و غلتک های راهنما) برای هدایت بیلت/لوله خالی به داخل رول ها استفاده می شوند. اگر موقعیت راهنما و حفاظ جابجا شود یا سایش ناهموار باشد، باعث "انحراف" شمش لوله می شود و در هنگام نورد، نیروی فلزی به یک طرف بایاس می شود و در نتیجه ضخامت دیواره ناهموار می شود.

انحرافات همسطح و عمودی قاب و پایه آسیاب نورد (مانند نشست فونداسیون و شل شدن پیچ و مهره پس از استفاده طولانی مدت) باعث می‌شود خطوط مرکزی رول‌ها و سنبه‌ها هم‌تراز نباشند (تراز ضعیف)، و تغییر شکل فلز نامتقارن است.

خطوط مرکزی هر پایه آسیاب نورد پیوسته چند{0}}همتراز نیستند (تراز طولی ضعیف است)، و لوله های خالی به طور مکرر هنگام عبور از آن "فشرده و منحرف می شوند" و در نتیجه ضخامت دیواره ناهموار دوره ای در جهت طول ایجاد می شود.

نقص در اجزای انتقال دستگاه نورد مانند موتور، کاهنده و کوپلینگ (مانند سرعت چرخش ناسازگار و فاصله انتقال بیش از حد) باعث می شود که سرعت چرخش هر رول هماهنگ نباشد و در نتیجه فلز "کشیده" یا "فشرده نامنظم" شود و باعث نوسانات ضخامت دیواره شود.

پارامترهای فرآیند کلید کنترل تغییر شکل فلز هستند. تنظیمات پارامتر نامعقول می تواند منجر به عدم تطابق در مقدار تغییر شکل، دما و سرعت شود و باعث ضخامت دیواره ناهموار شود.

- انحراف دمای گرمایش :
اگر دمای حرارت لوله خالی بیش از حد بالا باشد (گرم شدن بیش از حد)، فلز انعطاف پذیری بیش از حد خواهد داشت، که به راحتی می تواند منجر به "تغییر شکل" (نازک شدن موضعی) شود. هنگامی که دما خیلی پایین باشد (کمتر گرم شود)، انعطاف پذیری فلز ضعیف است، مقاومت در برابر تغییر شکل زیاد است و "فشرده شدن سخت" (ضخامت موضعی) مستعد رخ دادن است.

زمان گرمایش ناکافی یا حفظ حرارت نابرابر، اختلاف دمای بیش از حد بین داخل و خارج شمش لوله یا بین بالا و پایین (مانند انباشته شدن بیش از حد متراکم بیلت‌های لوله در کوره گرمایش حلقه)، و تغییر شکل ناهموار در حین نورد.

- عدم کنترل دما در طول فرآیند نورد:
هنگامی که لوله ناهموار خیلی سریع نورد می شود و خنک می شود (مانند آب خنک کننده بیش از حد یا خنک کننده ناهموار)، فلز محلی زودرس سخت می شود و تغییر شکل بعدی را دشوار می کند و در نتیجه انحراف ضخامت دیواره ایجاد می شود.

در طول نورد مداوم، نوسانات دما بین هر قاب بسیار زیاد است (به عنوان مثال، دمای خروجی قاب جلو بسیار زیاد است و تغییر شکل قاب عقب در هنگام غلتش بیش از حد است).

- تنظیم نادرست شکاف رول:

شکاف رول یک پارامتر اصلی است که ضخامت دیواره لوله فولادی را تعیین می کند. اگر شکاف در یک طرف در هنگام تنظیم شکاف رول خیلی بزرگ باشد (مانند عدم کالیبره شدن بر اساس اندازه واقعی لوله خالی)، یا شکاف رول تنظیمات هر قاب پیوسته نباشد (مانند شکاف رول بزرگ در قاب جلو و شکاف رول کوچک در قاب عقب)، باعث تغییر ناگهانی ضخامت و تغییر شکل دیواره فلزی می شود.

- ضریب کشیدگی غیر منطقی:

ضریب ازدیاد طول (نسبت طول پس از نورد به طول قبل از نورد) خیلی بزرگ یا خیلی کوچک است، یا اگر ضریب کشیدگی بیش از حد بزرگ باشد، ضریب ازدیاد طول به طور نابرابر بین هر قاب توزیع می‌شود - اگر ضریب کشیدگی خیلی زیاد باشد، فلز خیلی سریع جریان می‌یابد، که مستعد نازک شدن موضعی است. توزیع ناهموار منجر به تفاوت در میزان تغییر شکل هر بخش و در نتیجه نوسان در ضخامت دیواره می شود.

- پارامترهای سرعت نامناسب:

سرعت تغذیه بیلت (سرعت سوراخ کردن)، سرعت چرخش رول ها و سرعت استخراج سنبه مطابقت ندارند و در نتیجه تامین یا تجمع فلز کافی نیست. به عنوان مثال، اگر سرعت سوراخ کردن خیلی سریع باشد و تکیه گاه سنبه به موقع نباشد، دیواره داخلی لوله فولادی به صورت موضعی نازک تر می شود.

روانکاری ناکافی در طول نورد (مانند روغن روان کننده ناکافی یا گریس خراب) منجر به اصطکاک بیش از حد بین فلز و رول یا سنبه می شود و در نتیجه مقاومت در برابر تغییر شکل موضعی و ضخامت دیواره ضخیم تر می شود.

فرآیند خنک‌سازی ناهموار (مانند مسدود شدن آبراه‌های خنک‌کننده، انحراف زوایای نازل)، خنک‌سازی موضعی سریع سطح لوله فولادی، افزایش سختی و عدم توانایی در اصلاح مؤثر آن در فرآیندهای بعدی و در نتیجه انحراف ضخامت دیواره.

مهارت های اپراتورها، به موقع بودن بازرسی و تنظیم به طور مستقیم بر اثر اجرای فرآیند تأثیر می گذارد و "علل انسانی" ضخامت ناهموار دیوار است.

اپراتور نتوانست پارامترهایی مانند فاصله رول، سرعت چرخش و دما را با توجه به مشخصات و مواد شمش لوله تنظیم کند (به عنوان مثال، استفاده از پارامترهای قدیمی برای تولید لوله های فولادی با مشخصات مختلف)، که منجر به عدم تطابق بین پارامترها و مواد اولیه می شود.
هنگام تنظیم شکاف غلتکی، کالیبره نشده بود (مانند تنظیم فقط بر اساس تجربه بدون استفاده از ابزارهایی مانند نشانگر شماره‌گیری برای اندازه‌گیری)، که منجر به انحراف بین شکاف غلتکی واقعی و مقدار تنظیم شده شد.

- شرایط سایش قطعاتی مانند رول‌ها، سنبه‌ها و حفاظ‌های راهنما به‌طور مرتب بازرسی نمی‌شد (مثلاً زمانی که سایش بیش از حد استاندارد بود، رول‌ها تعویض نشدند)، یا چسبندگی‌های فلزی و فلس‌های اکسید روی سطح قطعات به موقع تمیز نشدند که منجر به تغییر شکل ناهموار شد.

- عدم تشخیص به موقع انحرافات هم ترازی تجهیزات (مانند تغییر قاب، شل شدن محافظ های راهنمای) یا عدم انجام تنظیمات به موقع پس از کشف.

اپراتورها نتوانستند بازرسی های ظاهری و ابعادی روی بیلت های لوله را انجام دهند (مانند استفاده از بیلت های لوله با بیضی بودن بیش از حد)، که منجر به "نقایص ذاتی" در فرآیند نورد شد.

ناخالصی های چسبیده به سطح رول ها، خنک کننده ناهموار
فرآیند اندازه‌گیری/کاهش: ضخامت دیواره ناهموار در انتها، دمای بسیار پایین در انتهای لوله خالی، تنظیم نامناسب شکاف غلتکی دستگاه اندازه‌گیری، انحراف راهنما و محافظ

از یک ضخامت سنج اولتراسونیک برای اندازه گیری در امتداد محیط لوله فولادی (حداقل چهار جهت) و جهت طول (هر 100-200 میلی متر) برای تعیین شکل غیریکنواختی (خروج از مرکز، مارپیچ، تناوبی) استفاده کنید.

- دیوار غیرمرکز: بررسی تراز بودن تجهیزات (غلتک-خط مرکزی میله)، خروج از مرکز بالا/ماندبار، و گرمایش ناهموار شمش لوله را در اولویت قرار دهید.

- شکل مارپیچی ناهموار: محافظ راهنمای دستگاه پانچ، زاویه مخروط رول‌ها و انحراف لوله خالی را بررسی کنید.

- نوسانات دوره ای: همگام سازی سرعت نورد پیوسته، چرخه سایش رول ها و تنظیم شکاف رول را بررسی کنید.

- مواد خام:

بیلت های لوله واجد شرایط (با اندازه و دمای یکنواخت) را غربال کنید و مواد اولیه معیوب را حذف کنید.

- تجهیزات:

تراز و تراز را کالیبره کنید، قطعات فرسوده (رول، سنبه، محافظ های راهنما) را جایگزین کنید و سطوح اجزا را تمیز کنید.

- فرآیند:

دمای گرمایش را بهینه کنید (عایق یکنواخت)، تطابق فاصله غلتکی/سرعت را تنظیم کنید و روانکاری و خنک‌کاری را بهبود بخشید.

- عملیات:

تقویت بازرسی (کالیبره کردن پارامترها و بررسی وضعیت تجهیزات برای هر دسته) و افزایش مهارت های اپراتورها.

از تحلیل بالا می توان دریافت که ضخامت دیواره ناهموار لوله های فولادی نورد شده، نتیجه شکست هماهنگ چندین پیوند مانند «عملیات مواد اولیه - تجهیزات - فرآیند -» است و هسته اصلی در تخریب یکنواختی تغییر شکل فلز نهفته است. در تولید، کنترل کامل فرآیند از "منبع (مواد اولیه) - فرآیند (تجهیزات + فناوری) - اجرا (عملیات)" برای کاهش موثر احتمال ضخامت ناهموار دیوار ضروری است.

​