Phân tích quá trình xử lý lạnh và giảm căng thẳng cho ống thép liền mạch

Xử lý nguội đường ống liền mạch thường đề cập đến xử lý lạnh sâu (xử lý-nhiệt độ thấp, thường trong môi trường nitơ lỏng ở -70 độ đến -196 độ) và thường được sử dụng cùng với các quy trình làm nguội, ủ, cán nguội/ép nguội. Chức năng cốt lõi là:

1. Ổn định cấu trúc và kích thước:

Elbắt chước austenite còn lại và thúc đẩy quá trình biến đổi của nó thành martensite ổn định để ngăn ngừa biến dạng kích thước và độ lệch độ chính xác trong quá trình sử dụng và xử lý ống tiếp theo, đặc biệt đối với các ống thủy lực chính xác, ống dụng cụ và ống chịu lực.

2. Tăng cường độ cứng, chống mài mòn và độ bền:

Tổ chức trở nên dày đặc hơn, độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn được nâng cao và tuổi thọ của đường ống được kéo dài.

3. Giải phóng căng thẳng bên trong vi mô:

Giảm ứng suất-vi mô do biến dạng mạng gây ra trong quá trình kéo và dập nguội, đồng thời giảm nguy cơ nứt và cong vênh ở giai đoạn sau.

4. Cải thiện độ dẻo dai và hiệu suất mệt mỏi:

Tinh chỉnh cấu trúc hạt, giảm điểm tập trung ứng suất và tăng cường khả năng chống mỏi và va đập của vật liệu ống.

Điểm phân biệt:

Xử lý nguội ≠ kéo nguội/cán nguội ở nhiệt độ bình thường. Xử lý lạnh là quy trình làm mát sâu ở nhiệt độ-thấp và là quy trình phụ trợ sau xử lý nhiệt.

(1) Chuẩn bị trước điều trị

1. Kiểm soát trước{1}}quy trình
Vật liệu ống phải trải qua quá trình làm nguội/ủi/kéo nguội trước, sau đó được làm nguội đến khoảng nhiệt độ phòng (20-40 độ ) trước khi đưa vào lò nung. Nghiêm cấm đưa nhiệt độ cao-trực tiếp vào thiết bị có nhiệt độ thấp để tránh chênh lệch nhiệt độ quá mức và nứt vỡ.

2. Phân loại và kiểm tra trực quan

Loại bỏ các đường ống có vết nứt, nếp gấp, độ dày thành không đều, vết trầy xước và va đập trên bề mặt. Phân loại theo nguyên liệu, quy cách, lô hàng để tránh trộn lẫn nguyên liệu.

3. Làm sạch và sấy khô

Loại bỏ triệt để vết dầu trên bề mặt, độ ẩm và dung dịch cắt. Nước đóng băng có thể làm nứt thành ống và ăn mòn thành trong. Cả hai đầu của ống dài đều được bịt kín để ngăn-các môi trường có nhiệt độ thấp xâm nhập vào đường ống.

4. Tiêu chuẩn chất tải lò
Xếp vật liệu ống thành từng lớp, chừa khoảng trống, không xếp chồng, ép. Hỗ trợ các ống mỏng và dài để ngăn chặn-trọng lượng bản thân bị uốn cong và biến dạng ở nhiệt độ thấp.

5. Cài đặt trước thông số quy trình
Đặt nhiệt độ mục tiêu và thời gian giữ theo vật liệu: ống liền mạch bằng thép carbon / hợp kim thấp thường là -70 đến -120 độ, ống hợp kim cao / chịu lực -150 đến -196 độ.

(II) Kiểm soát quy trình xử lý lạnh

1. Tốc độ làm mát chậm
Tránh làm lạnh nhanh. Kiểm soát tốc độ làm mát ở mức 1 đến 3 độ / phút. Chênh lệch nhiệt độ lớn có thể gây ra ứng suất nhiệt độ mới, dẫn đến các vết nứt nhỏ.

2. Cách nhiệt đầy đủ
Sau khi toàn bộ đường ống đạt đến nhiệt độ thấp cài đặt, duy trì cách nhiệt trong 2 đến 4 giờ (đối với đường ống có độ dày thành lớn và đường kính lớn, kéo dài đến 4 đến 6 giờ). Đảm bảo rằng các cấu trúc bên trong và bên ngoài biến đổi hoàn toàn để tránh hiệu suất không đồng đều bên trong và bên ngoài.

3. Môi trường kín và môi trường đồng nhất
Sự lưu thông không khí lạnh/nitơ lỏng đồng đều, loại bỏ tình trạng quá lạnh cục bộ; liên tục theo dõi nhiệt độ để tránh nhiệt độ cực thấp.

4. Cấm tác động và di chuyển từ bên ngoài
Ở nhiệt độ thấp, độ dẻo dai của thép tạm thời giảm và dễ bị nứt tiềm ẩn khi chịu ứng suất.

(III) Hoạt động làm mát sau{0}}

1. Làm mát chậm (Phím)
Sau khi dỡ tải, để ống nóng lên một cách tự nhiên đến nhiệt độ phòng. Không để nó tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, thổi khí nóng vào nó hoặc ngâm nó trong nước để làm nóng nhanh. Điều này nhằm ngăn chặn ứng suất thứ cấp gây ra bởi nhiệt độ nóng và lạnh xen kẽ. Thời gian làm mát phụ thuộc vào độ dày thành: đối với-ống có thành mỏng, từ 2 đến 4 giờ; đối với các ống có thành dày-, hơn 6 giờ.

2. Ủ/ Lão hóa kịp thời
Sau khi làm nguội sâu, cần thực hiện ủ ở nhiệt độ-thấp (ở 120 đến 200 độ ) để loại bỏ một lượng nhỏ áp lực ở nhiệt độ-thấp được tạo ra trong quá trình xử lý lạnh. Điều này cũng giúp khôi phục lại độ dẻo dai của vật liệu ống và ngăn ngừa tình trạng giòn.

3. Kiểm tra lại và sắp xếp
Kiểm tra hình thức, độ thẳng và độ tròn của từng ống riêng lẻ; lấy mẫu để phân tích độ cứng, kim loại và phát hiện khuyết tật nhằm kiểm tra các vết nứt và biến dạng vi mô.

4. Bảo vệ và lưu trữ
Sau khi sấy khô và làm mát, bảo quản ống trong kho để tránh tiếp xúc với các yếu tố, mưa và va đập.
 

Các nguồn gây ứng suất chính trong ống liền mạch: cán nóng, kéo nguội/cán nguội, dập tắt, hàn, làm thẳng, gia công cơ khí. Ứng suất được chia thành ứng suất dư vĩ mô và ứng suất mạng vi mô.

1. Ngăn chặn những thất bại trong tương lai
Việc giải phóng ứng suất dư có thể làm cho đường ống bị uốn cong, xoắn và có sai lệch về kích thước; sự chồng chất của ứng suất có thể gây ra nứt và vỡ thành ống, điều này gây ra rủi ro cực kỳ cao cho-đường ống áp suất cao và đường ống vận chuyển chất lỏng.

2. Ổn định độ chính xác xử lý
Trong các quá trình gia công tiếp theo như tiện, ren, cắt và uốn, việc giải phóng ứng suất sẽ dẫn đến biến dạng của sản phẩm được gia công. Việc loại bỏ ứng suất có thể đảm bảo-sự ổn định lâu dài của kích thước của thành phẩm.

3. Tăng cường tính chất cơ học
Việc loại bỏ sự tập trung ứng suất giúp cải thiện khả năng chống mỏi, ăn mòn và gãy giòn của ống, tăng cường đáng kể độ an toàn trong-áp suất cao và nhiệt độ-thấp cũng như các điều kiện tải theo chu kỳ.

4. Cải thiện việc xử lý bề mặt tiếp theo
Sau khi loại bỏ ứng suất, cấu trúc của đường ống trở nên đồng nhất. Các quá trình như mạ kẽm, phốt phát và phủ ít có khả năng bị bong tróc hoặc lỗ kim.
 

1. Ủ giảm căng thẳng ở nhiệt độ-thấp (quy trình chính thống, được sử dụng phổ biến nhất)

Áp dụng cho: Ống kéo nguội, ống tôi và ống tôi luyện, ống liền mạch chính xác, ống có đường kính trung bình và nhỏ{1}}

• tiến hànhss:Đun nóng đến 180~300 độ , giữ trong một khoảng thời gian, sau đó từ từ làm mát bằng không khí-làm mát bằng lò nung-
• Nguyên tắc:Các nguyên tử khuếch tán chậm, giải phóng ứng suất biến dạng mạng mà không làm thay đổi độ cứng và độ bền của ma trận, chỉ loại bỏ ứng suất dư.
• Những điểm chính:Nhiệt độ của toàn bộ lò phải đồng đều, thời gian giữ là 30 ~ 60 phút cho mỗi độ dày thành 10 mm; tốc độ làm mát phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 độ / phút.

2. Ủ giảm ứng suất ở nhiệt độ-cao (giảm căng thẳng hoàn toàn, biến dạng lớn trong đường ống)

Áp dụng cho: Ống có thành dày-có đường kính{1}}lớn, ống cán nóng-, khuỷu tay, phụ kiện đường ống đã qua xử lý, ống hàn

• Quá trình:Đun nóng đến 550 ~ 650 độ (dưới nhiệt độ biến đổi), giữ một lúc, sau đó làm nguội từ từ trong lò (lấy ra khỏi lò khi nhiệt độ giảm xuống dưới 200 độ).
• Đặc trưng:Hiệu quả giảm căng thẳng là triệt để nhất, gần như loại bỏ được mọi ứng suất vĩ mô và vi mô; Nhược điểm là nó làm giảm độ cứng và độ bền một chút, thích hợp cho các đường ống kết cấu và đường ống vận chuyển có yêu cầu độ cứng thấp.

3. Lão hóa rung động (Giảm căng thẳng về thể chất, không cần sưởi ấm)

Áp dụng cho: Ống-siêu dài, ống có đường kính-lớn, ống thành phẩm không cho phép đun nóng để đổi màu hoặc làm mềm.

• Nguyên tắc: Bằng sự cộng hưởng, ứng suất bên trong của vật liệu ống được giảm bớt và phân phối lại.
• Thuận lợi: Không biến dạng nhiệt, không khử oxy hóa, tiêu thụ năng lượng thấp; Nhược điểm: Hạn chế trong việc loại bỏ ứng suất sâu, chủ yếu được sử dụng như một phương pháp giảm ứng suất phụ.

4. Lão hóa tự nhiên (Chi phí thấp, chỉ dành cho đường ống có yêu cầu{1}}thấp)

Áp dụng cho: Ống kết cấu áp suất thấp{0}}thông thường, ống không{1}}chính xác

• Nguyên tắc: Để ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài, căng thẳng sẽ dần được giải phóng một cách tự nhiên.
• Nhược điểm: Thời gian cực kỳ dài (vài tuần đến vài tháng), việc giảm căng thẳng không triệt để và hiếm khi được sử dụng trong sản xuất hàng loạt công nghiệp.

5. Xử lý lạnh sâu (trước đây gọi là xử lý lạnh, đóng vai trò là phương pháp giảm căng thẳng phụ trợ)

Nó thường được sử dụng kết hợp với ủ. Đầu tiên, cấu trúc được ổn định thông qua xử lý lạnh sâu, sau đó ủ được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn. Tác dụng giảm stress tổng hợp sẽ hiệu quả hơn.
 

Kết hợp xử lý lạnh + giảm ứng suất + tạo hình, có hai phương pháp xử lý đường ống chính:

Giải pháp 1: Ống liền mạch được kéo nguội-chính xác (được sử dụng cho máy thủy lực, thiết bị đo đạc và máy móc chính xác)

1. Phôi ống cán nóng-→ Kéo nguội/cán nguội (dẫn đến căng thẳng khi gia công nguội)
2.Ủ giảm căng thẳng ở nhiệt độ-thấp (200~280 độ ): Loại bỏ căng thẳng vẽ lạnh
3. Duỗi thẳng, cắt đầu và hoàn thiện
4. Xử lý lạnh sâu (-80~-120 độ, làm lạnh chậm + thời gian giữ đủ): Ổn định cấu trúc và tăng cường độ cứng và khả năng chống mài mòn
5. Ủ nhiệt độ-thấp thứ cấp (150~200 độ ): Loại bỏ căng thẳng điều trị lạnh và phục hồi độ dẻo dai
6.-thử nghiệm không phá hủy, kiểm tra kích thước và bảo quản thành phẩm

Tác dụng: Kích thước ổn định, độ cứng đồng đều, hiệu suất mỏi tuyệt vời và không bị biến dạng trong thời gian dài sử dụng.

Giải pháp 2: Ống liền mạch cán nóng-áp suất cao/{2}}có thành dày-(dầu khí, nồi hơi, vận chuyển chất lỏng)

1. Cán nóng → Duỗi thẳng
2. Ủ giảm ứng suất ở nhiệt độ cao- (580 - 630 độ , làm nguội chậm trong lò): Loại bỏ hoàn toàn ứng suất từ ​​quá trình cán nóng và làm thẳng
3. Gia công, vát mép, uốn ống, v.v. để gia công tiếp
4. Phát hiện khuyết tật sản phẩm, kiểm tra thủy lực
 

Tác dụng: Chống nứt, chịu được áp suất cao, ứng suất ổn định, phù hợp với điều kiện làm việc nặng nhọc.
 

1. Cốt lõi của điều trị cảm lạnh: Duy trì kích thước, tăng cường độ cứng, thúc đẩy chuyển hóa mô. Toàn bộ quá trình phải bao gồm làm mát chậm, làm nóng lại-chậm và ủ lại-sau đó; nếu không, nó dễ bị nứt.

2. Cốt lõi của việc giảm căng thẳng:Ngăn ngừa biến dạng, nứt và trôi chiều. Để giảm căng thẳng trong quá trình xử lý nhiệt, hãy ưu tiên "ủ ở nhiệt độ-cao (hoàn thành)" và "ủ ở nhiệt độ-thấp (để duy trì độ cứng)". 

3.Logic để nâng cao hiệu suất:Thực hiện giảm ứng suất trong quá trình tạo hình → Thực hiện đông cứng nguội → Tiến hành giảm ứng suất thứ cấp. Sự kết hợp của ba quá trình này có tính đến độ bền, độ cứng, độ dẻo dai và độ ổn định kích thước.