Xử lý lạnh có nghĩa là gì trong sản xuất ống liền mạch
Trong sản xuất ống liền mạch bằng cacbon và{0}}hợp kim thấp, "xử lý nguội" bao gồm các hoạt động tiếp theo gia công nóng: làm nguội có kiểm soát từ nhiệt độ austenit hóa, ủ và các bước hoàn thiện nguội như kéo nguội, bóc nguội và giảm căng thẳng. Mục đích là sự kết hợp xác định giữa độ bền, độ cứng và độ dẻo dai mà chỉ cán nóng không thể đảm bảo được, bởi vì thành ống phải được làm mát đồng đều thông qua toàn bộ độ dày của nó.
Trong thực tế nhà máy, thuật ngữ này chủ yếu được áp dụng cho giai đoạn tôi, trong đó thép được nung lại đến phạm vi austenit hóa và sau đó được làm nguội nhanh trong môi trường đã chọn. Tốc độ làm mát quyết định lượng martensite hoặc bainite hình thành và do đó độ cứng mà đường ống có thể đạt tới. Quá trình ủ, được thực hiện ngay sau đó, đưa độ dẻo và độ bền va đập trở lại mức chấp nhận được trong khi vẫn giữ được độ bền đạt được trong quá trình tôi.
So sánh phương tiện dập tắt
| Môi trường làm nguội | Cường độ làm mát | Phản ứng độ cứng | Nguy cơ biến dạng và nứt | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Nước, có hoặc không có khuấy trộn | Cao nhất trong ba | Độ cứng tối đa khi được làm nguội | Cao nhất, đặc biệt là trên những bức tường nặng và những phần không bằng phẳng | Ống thép carbon nơi cần phải làm cứng hoàn toàn |
| Dầu | Trung bình, chậm hơn nước | Thấp hơn nước nhưng đồng đều hơn | Giảm, làm giảm nguy cơ nứt dập | Ống dẫn crom-molypden và các ống hợp kim khác dễ bị nứt |
| Muối nóng chảy hoặc dung dịch polyme | Có thể điều chỉnh, nói chung là giữa nước và dầu | Kiểm soát và lặp lại | Thấp, vì làm mát đồng đều nhất | Các loại đặc biệt trong đó việc kiểm soát kích thước quan trọng hơn độ cứng cao nhất |
Làm nguội bằng nước là phương pháp cổ điển: đường ống được làm lạnh nhanh chóng để tăng độ cứng và sau đó ủ sẽ khôi phục một phần độ bền mà quá trình làm mát nhanh sẽ loại bỏ. Quá trình làm nguội có thể diễn ra ngay sau giai đoạn gia nhiệt hoặc trước quá trình ủ theo dây chuyền liên tục, nhưng nhiệt độ, thời gian ngâm và thời gian chuyển phải được đặt cho loại thép cacbon cụ thể, kích thước ống và ứng dụng.
Quá trình làm nguội bằng dầu nguội chậm hơn, làm giảm độ giòn trong khi vẫn tạo ra độ cứng hữu ích. Bể muối và polyme được sử dụng khi cần tốc độ làm mát cao nhưng có thể kiểm soát được mà không bị sốc nhiệt nghiêm trọng bởi nước; chúng cũng làm giảm ứng suất và biến dạng bên trong. Vì muối nóng chảy được xử lý ở nhiệt độ cao nên cần phải có các quy trình an toàn chuyên dụng.
Các thông số làm nguội và ủ kiểm soát kết quả
Nhiệt độ austenit hóa và thời gian ngâm:phải hòa tan hoàn toàn các nguyên tố cacbon và hợp kim mà không làm thô hạt, điều này sẽ làm giảm độ dẻo dai.
Thời gian chuyển:khoảng thời gian từ khi rời lò đến khi vào lò nguội phải đủ ngắn để tránh biến đổi một phần trước khi bắt đầu làm mát.
Tốc độ làm nguội và khuấy trộn:xác định cấu hình độ cứng xuyên tường; tỷ lệ không đủ để lại các dải ferit hoặc ngọc trai mềm.
Nhiệt độ và thời gian ủ:đòn bẩy chính để trao đổi sức mạnh với độ dẻo; nhiệt độ ủ cao hơn cho độ bền thấp hơn và giá trị tác động tốt hơn.
Độ dày phần:các bức tường nặng hơn nguội đi chậm hơn ở trung tâm, do đó độ cứng đạt được sẽ giảm khi độ dày của tường tăng lên.
Ứng dụng và lựa chọn lớp
Các đường ống liền mạch dành cho dịch vụ có nhiệt độ và áp suất-cao thường được cung cấp ở trạng thái hoàn thiện nóng- và việc xử lý nhiệt chỉ được chỉ định khi ứng dụng yêu cầu. ASTM A106 yêu cầu ống kéo nguội-phải được xử lý nhiệt và ống nhiệt độ thấp-của ASTM A333 được cung cấp theo tiêu chuẩn hóa để có độ bền cao ở nhiệt độ thấp. Các loại hợp kim chẳng hạn như ống molypden crom -ASTM A335 thường được cung cấp ở dạng thường hóa và tôi luyện hoặc tôi và tôi luyện tùy thuộc vào loại. Đường ống tới API 5L được cung cấp ở các điều kiện phân phối chẳng hạn như-cuộn, chuẩn hóa hoặc tôi và tôi luyện, đồng thời điều kiện đã chọn phải được nêu rõ trong đơn đặt hàng.
Đối với dịch vụ chua ướt, việc kiểm soát độ cứng trở thành một yêu cầu thiết kế chứ không phải là ưu tiên của xưởng: NACE MR0175 / ISO 15156 giới hạn thép cacbon và thép hợp kim-thấp ở độ cứng tối đa 22 HRC để giảm nguy cơ nứt do ứng suất sunfua. Làm nguội và ủ là cách phổ biến nhất để đáp ứng giới hạn đó trong khi vẫn giữ được độ bền đủ cao cho áp suất thiết kế.
Điểm kiểm tra và những cạm bẫy thường gặp
Kiểm tra độ cứng trên thân ống, được lấy từ các đầu ống, theo phương án lấy mẫu đã thỏa thuận với người mua.
Thử kéo và, nếu được quy định, thử va đập Charpy trên mẫu được lấy theo hướng dọc.
Kiểm tra vi cấu trúc để xác nhận cấu trúc martensite đã tôi luyện hoặc bainite tôi luyện, không có các dải ferit tự do.
Kiểm tra bề mặt để phát hiện các vết nứt khi tôi nguội, hầu như luôn do-môi trường quá nghiêm trọng gây ra, khuấy trộn kém hoặc ủ chậm.
Kiểm soát quá trình khử cacbon và cặn trong quá trình hâm nóng, vì cả hai đều ảnh hưởng đến độ cứng bề mặt cuối cùng.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Xử lý lạnh có giống như xử lý nguội không?
Không. Gia công nguội đề cập đến biến dạng cơ học như kéo nguội hoặc cán nguội, trong khi xử lý nguội trong máy nghiền ống thường có nghĩa là làm nguội và ủ. Cả hai thường được kết hợp: một đường ống có thể được kéo nguội theo kích thước, sau đó được xử lý nhiệt và giảm ứng suất.
Hỏi: Môi trường làm nguội nào tạo ra độ cứng cao nhất?
Nước, đặc biệt khi được khuấy trộn mạnh, sẽ làm nguội nhanh nhất và do đó có độ cứng cao nhất khi được làm nguội. Bể dầu và muối nguội chậm hơn và tạo ra độ cứng thấp hơn nhưng đồng đều hơn.
Hỏi: Tại sao quá trình ủ luôn được thực hiện sau khi làm nguội?
Vì-cấu trúc đã được làm nguội cứng nhưng dễ gãy. Quá trình ủ làm giảm căng thẳng bên trong, khôi phục độ dẻo và độ bền va đập, đồng thời cho phép điều chỉnh mức độ bền theo thông số kỹ thuật.
Hỏi: Việc làm nguội có thể được thực hiện ngay sau khi cán nóng không?
Có thể làm nguội trực tiếp khi nhiệt độ cán vẫn nằm trong phạm vi austenit hóa, nhưng nó đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ hoàn thiện và thời gian chuyển giao. Nhiều nhà máy thích sử dụng lò hâm nóng riêng để có khả năng lặp lại tốt hơn.
Hỏi: Xử lý lạnh có cải thiện khả năng chống ăn mòn không?
Chỉ gián tiếp thôi. Cấu trúc được tôi luyện đồng nhất sẽ loại bỏ hiệu ứng điện của các cấu trúc vi mô dạng dải hoặc tách biệt, tuy nhiên,-khả năng chống ăn mòn lâu dài trong sử dụng bị chi phối chủ yếu bởi hàm lượng hợp kim, môi trường và lớp phủ hoặc lớp lót bảo vệ được sử dụng.
Hỏi: Làm thế nào để xác minh độ cứng trên đường ống đã hoàn thiện?
Bằng cách kiểm tra độ cứng di động hoặc băng ghế trên thân ống, sử dụng phương pháp Brinell hoặc Rockwell, với vị trí, số lần đọc và giới hạn chấp nhận được cố định trong thông số kỹ thuật. Ống kéo nóng-và nguội-được kiểm tra trong điều kiện chúng được cung cấp.
Hỏi: Điều gì xảy ra nếu quá trình ủ bị trì hoãn?
Quá trình ủ chậm khiến đường ống rơi vào tình trạng căng thẳng, giòn cao và làm tăng đáng kể nguy cơ nứt trong quá trình xử lý hoặc làm thẳng. Quá trình ủ phải theo sau quá trình làm nguội mà không có sự chậm trễ không cần thiết.
