Tērauda cauruļu termiskās apstrādes procesa rokasgrāmata

Kas ir cauruļu termiskā apstrāde un kāpēc tas ir svarīgi?

Termiskā apstrāde ir kontrolēts process, kurā tērauda caurules tiek uzkarsētas līdz noteiktai temperatūrai, turot šajā temperatūrā noteiktu laiku un pēc tam atdzesējot ar kontrolētu ātrumu. Mērķis ir mainīt tērauda mikrostruktūru, tādējādi mainot tā mehāniskās īpašības - izturību, cietību, stingrību un elastību. Termiskā apstrāde ir būtiska, lai sasniegtu noteiktās īpašības, ko pieprasa tādi standarti kā ASTM, API un EN. Bez pienācīgas termiskās apstrādes tērauda caurule var neatbilst minimālās tecēšanas robežas prasībām, tai var nebūt stingrības, lai to varētu izmantot zemā temperatūrā, vai arī tai var būt pārmērīga cietība, kas izraisa plaisāšanu vai ūdeņraža izraisītu kļūmi.

Nepieciešamība pēc termiskās apstrādes rodas dažādos cauruļu ražošanas posmos. Pēc karstās velmēšanas vai aukstās vilkšanas izveidotā mikrostruktūra parasti nav-viendabīga un var saturēt nevēlamas fāzes. Termiskā apstrāde homogenizē struktūru un mazina iekšējos spriegumus. Pēc metināšanas termiski ietekmētajai zonai (HAZ) var būt sacietējusi vai trausla mikrostruktūra, kam nepieciešama pēc-metināšanas termiskā apstrāde (PWHT), lai atjaunotu īpašības. Standartiem, piemēram, A106 Gr.B, noteiktiem izmēriem ir nepieciešams normalizēts stāvoklis, savukārt API 5L X60 un jaunākiem standartiem parasti ir nepieciešama rūdīšana un atlaidināšana (Q&T) augstas{12}}izturības pakāpēm.

Normalizēšana

Normalizēšana ietver caurules karsēšanu līdz temperatūrai, kas aptuveni par 30{7}}50 grādiem pārsniedz Ac3 transformācijas temperatūru (temperatūra, kurā ferīts pilnībā pārvēršas par austenītu), turēšanu, lai nodrošinātu pilnīgu austenitizāciju, un pēc tam atdzesēšanu mierīgā gaisā. Oglekļa tēraudam (A106 Gr.B) normalizēšanas temperatūra parasti ir 870-930 grādi. Lēnā dzesēšana gaisā rada smalku perlīta{10}}ferīta mikrostruktūru ar vienmērīgu graudu izmēru. Normalizēšana uzlabo velmētu graudu struktūru, homogenizē ķīmisko sastāvu un uzlabo stingrību salīdzinājumā ar velmēšanas stāvokli.

Caurules, kuras parasti ir jānormalizē, ir A106 Gr.B (standarta piegādes nosacījumi izmēriem ar sieniņu biezumu > 19 mm), A333 Gr.6 zemas temperatūras caurule (normalizēšana nodrošina smalkgraudainu struktūru, kas nepieciešama zemas-temperatūras triecienizturībai) un daudzas oglekļa tērauda kategorijas vispārējai spiedienam. Normalizācijas process arī uzlabo apstrādājamību, veidojot viendabīgu, salīdzinoši mīkstu mikrostruktūru. Pēc normalizēšanas caurulei ir nemainīgas mehāniskās īpašības visā garumā un apkārtmērā, kas ir būtiski paredzamai veiktspējai zem spiediena.

Rūdīšana

Rūdīšana ietver caurules karsēšanu līdz austenitizācijas temperatūrai (parasti 850-950 grādi oglekļa tēraudam, 1040{6}}1080 grādi P91/P92 leģētajam tēraudam) un pēc tam ātru dzesēšanu rūdīšanas vidē - ūdenī, eļļā vai polimēra šķīdumā. Ātrā dzesēšana nomāc difūzijas kontrolēto pārveidi par perlītu un tā vietā veicina martensīta, cietas, augstas stiprības mikrostruktūras veidošanos. Lai panāktu pilnīgu martensīta transformāciju, dzesēšanas ātrumam ir jāpārsniedz kritiskais dzesēšanas ātrums konkrētajam tērauda sastāvam. Ūdens dzēšana nodrošina ātrāko dzesēšanas ātrumu, bet var izraisīt deformāciju vai plaisāšanu. Eļļas un polimēru dzesēšana nodrošina lēnāku, kontrolētāku dzesēšanu ar samazinātu plaisāšanas risku.

Caurules, kurām nepieciešama rūdīšana, ietver augstas -stiprības API 5L kategorijas (X60–X80), kur jāsasniedz minimālā tecēšanas robeža 414-552 MPa, un API 5CT apvalku un cauruļu kategorijas (N80, L80, P110) naftas urbumu apkalpošanai. Rūdīšanas līdzekļa izvēle ir atkarīga no tērauda sastāva un caurules ģeometrijas. Biezas sienas caurulēm var būt nepieciešama ūdens dzesēšana, lai sienas centrā sasniegtu pietiekamu dzesēšanas ātrumu, savukārt plānsienu caurulē var izmantot eļļu vai polimēru, lai samazinātu deformācijas risku.

Rūdīšana

Rūdīšana tiek veikta tūlīt pēc dzesēšanas, un tā ietver caurules atkārtotu uzsildīšanu līdz temperatūrai, kas zemāka par Ac1 transformācijas temperatūru (parasti 500–750 grādi atkarībā no pakāpes), noturēšanu noteiktu laiku un pēc tam atdzesē. Rūdīšana mazina rūdīšanas laikā radušos iekšējos spriegumus, samazina cietību līdz noteiktam līmenim un uzlabo stingrību, ļaujot martensītam daļēji sadalīties rūdītā martensītā. Bez rūdīšanas rūdīta caurule būtu pārāk trausla, lai to varētu izmantot, un tā būtu jutīga pret plaisāšanu spiediena vai trieciena ietekmē.

Zemas-temperatūras rūdīšana (150-300 grādi) nodrošina minimālu cietības samazināšanos, vienlaikus saglabājot augstu izturību, ko izmanto dažām augstas-stiprības kategorijām. Temperatūra augstā -temperatūra (600–750 grādi) ievērojami samazina cietību, bet ievērojami uzlabo stingrību, ko izmanto pakāpēm, kurām nepieciešams izturības un stingrības līdzsvars, piemēram, API 5L X65/X70. Rūdīšanas kombinācija, kam seko atlaidināšana (Q&T), ir standarta process augstas stiprības cauruļu kategorijām, kas nodrošina ievērojami labākas mehāniskās īpašības, nekā var panākt, tikai normalizējot.

Atkausēšana

Pilnīga atkausēšana ietver karsēšanu līdz austenitizācijas diapazonam, lēnu dzesēšanu krāsnī, lai iegūtu rupju perlīta struktūru, un atdzesēšanu līdz istabas temperatūrai. Pilnīga atkausēšana nodrošina zemāko stiprību un augstāko elastības stāvokli. To reti izmanto standarta cauruļu ražošanā, bet to var izmantot smagām formēšanas operācijām vai sarežģītu izgatavotu komponentu spriedzes mazināšanai. Sprieguma atlaidināšanu (ko sauc arī par procesa atlaidināšanu) oglekļa tēraudam veic 550{7}}650 grādu temperatūrā zem transformācijas temperatūras, lai mazinātu atlikušos spriegumus no aukstās vilkšanas vai aukstās formēšanas, būtiski neietekmējot mehāniskās īpašības. Sferoidizējošā atkausēšana (ilgi notur tieši zem Ac1) pārveido karbīda trombocītus sferoidālās daļiņās, ievērojami uzlabojot apstrādājamību caurulēm, kurām nepieciešama plaša apstrāde. Atlaidināšanu izmanto arī precīzijas caurulēm (auksti stieptām) pēc aukstās vilkšanas operācijas, lai atjaunotu elastību un mazinātu darba sacietēšanu - skatiet mūsuPrecizitāte pret standarta cauruļu vadotni.

Termiskās apstrādes salīdzināšanas tabula

Termiskā apstrāde pēc materiāla

Oglekļa tērauda caurule (A106 Gr.B) parasti tiek piegādāta normalizētā stāvoklī izmēriem, kuriem nepieciešama termiskā apstrāde, vai velmētā stāvoklī mazākiem tievu -sienu izmēriem. API 5L līnijas cauruli var piegādāt normalizētā, normalizētā velmētā vai Q&T stāvoklī atkarībā no pakāpes un sienas biezuma. Augstākām kategorijām (X60 un augstākas) parasti nepieciešama Q&T vai termomehāniski kontrolēta apstrāde (TMCP). Leģētā tērauda caurule (A335 P11, P22, P91) vienmēr tiek piegādāta normalizētā un rūdītā stāvoklī. P91 nepieciešama precīza normalizēšanas temperatūras (1040-1080 grādi) un rūdīšanas (730–780 grādi) kontrole, lai izveidotu optimizētu rūdīta martensīta struktūru ar smalkām vanādija-niobija karbonitrīda nogulsnēm, kas nodrošina tā izcilo šļūdes izturību. Nerūsējošā tērauda caurulei (304/316) nepieciešama šķīduma atkausēšana 1010–1120 grādu temperatūrā, kam seko ātra dzesēšana (ūdens dzēšana vai ātra gaisa dzesēšana), lai novērstu hroma karbīda nogulsnēšanos, kas samazinātu izturību pret koroziju.

Termiskās apstrādes iekārtas un kontrole

Cauruļu termiskai apstrādei tiek izmantoti divi galvenie krāšņu veidi: vienlaidus rullīšu kurtuvju krāsnis (standarta izmēru lielapjoma-ražošanai) un sērijveida auto-apakšējās krāsnis (lielam-diametram, biezai{3}}sienai vai speciālai sakausējuma caurulei). Temperatūras vienmērīgums ir kritisks: krāsnij ir jāuztur temperatūra ±10 grādu robežās no iestatītās vērtības visā darba zonā. Mūsdienu krāsnīs tiek izmantoti vairāki termopāri, kas savienoti ar automatizētām vadības sistēmām, kas reģistrē laika {7}temperatūras līknes katram termiskās apstrādes ciklam. Šie ieraksti nodrošina izsekojamību, lai pierādītu, ka katra caurule vai partija ir saņēmusi norādīto termisko apstrādi. Pēc termiskās apstrādes caurules var būt jāiztaisno, lai novērstu deformācijas. To parasti veic 7-ruļļu vai 9 ruļļu šķērsrullīšos, kam seko cietības pārbaude, lai pārbaudītu termiskās apstrādes efektivitāti.

Termiskās apstrādes defekti

Nepareiza termiskā apstrāde var radīt defektus. Pārkaršana vai sadegšana notiek, kad temperatūra pārsniedz ieteicamo maksimumu, izraisot graudu rupjību un iesācēju kušanu pie graudu robežām. Dekarbonizācija ir oglekļa zudums no virsmas slāņa, veidojot mīkstu, zemu{2}}oglekļa slāni, kas samazina noguruma izturību. Dzēstošās plaisas rodas pārmērīgi straujas dzesēšanas vai ģeometrisku spriegumu koncentrācijas dēļ, kas visbiežāk sastopamas biezās -sienās vai sarežģītās{5}}profila caurulēs. Cietības nevienmērīgumu var izraisīt nevienmērīga krāsns temperatūra, nevienmērīga dzesēšana vai ķīmiskā sastāva izmaiņas karstumā. Šos defektus var noteikt ar cietības testu, metalogrāfisko izmeklēšanu un virsmas NDT metodēm.

Mūsu termiskās apstrādes iespējas

ManufacturerPipe izmanto modernas termiskās apstrādes iekārtas, kas spēj normalizēt, Q&T un spriedzi atbrīvot caurulēm no 1/2" līdz 48" diametrā. Mūsu krāsnīm ir precīza temperatūras kontrole ar pilna laika -temperatūras reģistrēšanu pilnīgai izsekojamībai. Mēs varam izpildīt visus standarta termiskās apstrādes ciklus oglekļa tēraudam, leģētajam tēraudam un nerūsējošā tērauda caurulēm atbilstoši ASTM, API un EN prasībām.

Nepieciešami termiskās apstrādes pakalpojumi?

Sazinieties ar mūsu komandu, lai izvēlētos termiskās apstrādes procesu un konkurētspējīgas cenas normalizācijas, Q&T un atkausēšanas pakalpojumiem.

Produktu kategorijas

• Nerūsējošā tērauda caurule
• Oglekļa tērauda caurule
• Leģētā tērauda caurule
• Cinkota caurule