Acélcső hőkezelési eljárási útmutató

Mi a cső hőkezelése és miért számít?

A hőkezelés egy szabályozott folyamat, amelynek során az acélcsöveket meghatározott hőmérsékletre hevítik, ezen a hőmérsékleten tartják egy meghatározott ideig, majd szabályozott sebességgel hűtik. A cél az acél mikroszerkezetének megváltoztatása, ezáltal megváltoztatva az acél mechanikai tulajdonságait - szilárdságát, keménységét, szívósságát és hajlékonyságát. A hőkezelés elengedhetetlen az olyan szabványok által megkövetelt meghatározott tulajdonságok eléréséhez, mint az ASTM, API és EN. Megfelelő hőkezelés nélkül előfordulhat, hogy az acélcső nem felel meg a minimális folyáshatárra vonatkozó követelményeknek, előfordulhat, hogy nincs szilárdsága az alacsony hőmérsékleten való használatra, vagy túlságosan kemény, ami repedéshez vagy hidrogén-{5}}meghibásodáshoz vezethet.

A hőkezelés szükségessége a csőgyártás különböző szakaszaiban merül fel. Meleghengerlés vagy hideghúzás után a kialakult mikrostruktúra jellemzően nem-egyenletes, és nemkívánatos fázisokat tartalmazhat. A hőkezelés homogenizálja a szerkezetet és enyhíti a belső feszültségeket. A hegesztést követően a hőhatású zóna (HAZ) megkeményedett vagy rideg mikroszerkezettel rendelkezhet, amely utólagos hegesztési hőkezelést (PWHT) igényel a tulajdonságok helyreállításához. Az olyan szabványok, mint az A106 Gr.B, bizonyos méretekhez normalizált állapotot követelnek meg, míg az API 5L X60 és újabb szabványok általában megkövetelik a kioltást és temperálást (Q&T) a nagy szilárdságú osztályokhoz.

Normalizálás

A normalizálás magában foglalja a cső felmelegítését az Ac3 átalakulási hőmérséklete (az a hőmérséklet, amelyen a ferrit teljesen ausztenitté alakul) körülbelül 30{7}}50 fokkal az Ac3 átalakulási hőmérséklete fölé, a teljes ausztenitté történő tartást, majd hűtést csendes levegőn. Szénacél (A106 Gr.B) esetében a normalizálási hőmérséklet jellemzően 870-930 fok. A levegő lassú lehűlése egyenletes szemcseméretű, finom perlit{10}}ferrit mikrostruktúrát hoz létre. A normalizálás finomítja a hengerelt szemcseszerkezetet, homogenizálja a kémiai összetételt, és javítja a szívósságot a hengerelt állapothoz képest.

Az általában normalizálásra szoruló csövek közé tartozik az A106 Gr.B (normál szállítási feltétel 19 mm-nél nagyobb falvastagságú méreteknél), az A333 Gr.6 alacsony hőmérsékletű csövek (a normalizálás biztosítja az alacsony hőmérsékletű ütésállósághoz szükséges finomszemcsés szerkezetet) és számos szénacél minőség az általános nyomású szolgáltatáshoz. A normalizálási folyamat a megmunkálhatóságot is javítja azáltal, hogy egységes, viszonylag puha mikroszerkezetet hoz létre. Normalizálás után a csőnek állandó mechanikai tulajdonságai vannak hossza és kerülete mentén, ami elengedhetetlen a kiszámítható nyomás alatti teljesítményhez.

Kioltás

Az oltás során a csövet ausztenitizáló hőmérsékletre melegítik (jellemzően 850-950 fok szénacél, 1040-1080 fok P91/P92 ötvözött acél esetében), majd gyors hűtés oltóközegben - víz, olaj vagy polimer oldatban. A gyors hűtés elnyomja a diffúzió által vezérelt átalakulást perlitté, és ehelyett elősegíti a martenzit, egy kemény, nagy szilárdságú mikrostruktúra kialakulását. A teljes martenzit átalakulás eléréséhez a hűtési sebességnek meg kell haladnia az adott acélösszetétel kritikus hűtési sebességét. A vízhűtés biztosítja a leggyorsabb hűtést, de torzulást vagy repedést okozhat. Az olaj- és polimerhűtés lassabb, szabályozottabb hűtést tesz lehetővé, csökkentve a repedés kockázatát.

Az oltást igénylő csövek közé tartoznak a nagy -szilárdságú API 5L fokozatok (X60-X80), ahol a 414-552 MPa minimális folyáshatárt kell elérni, valamint az API 5CT burkolat- és csőminőségek (N80, L80, P110) az olajkutak szervizeléséhez. Az oltóközeg megválasztása az acél összetételétől és a csőgeometriától függ. Vastag falú cső esetén vízhűtésre lehet szükség a megfelelő hűtési sebesség elérése érdekében a fal közepén, míg a vékony falú csövek olajat vagy polimert használhatnak a torzulás kockázatának csökkentése érdekében.

Edzés

A temperálást közvetlenül az oltás után hajtják végre, és magában foglalja a cső újramelegítését az Ac1 átalakulási hőmérséklet alatti hőmérsékletre (tipikusan 500-750 fok, minőségtől függően), meghatározott ideig tartó tartást, majd hűtést. A temperálás enyhíti az edzés során keletkező belső feszültségeket, egy meghatározott szintre csökkenti a keménységet, és javítja a szívósságot azáltal, hogy lehetővé teszi a martenzit részleges bomlását temperált martenzitté. Temperálás nélkül a kioltott cső túl törékeny lenne az üzemeltetéshez, és nyomás vagy ütés hatására megrepedhetne.

Az alacsony-hőmérsékletű temperálás (150-300 fok) minimális keménységcsökkenést biztosít, miközben megőrzi a nagy szilárdságot, amelyet egyes nagyszilárdságú fokozatokhoz használnak. A magas-hőmérsékletű temperálás (600-750 fok) jelentősen csökkenti a keménységet, de nagymértékben javítja a szívósságot, amelyet az erő és a szívósság egyensúlyát igénylő minőségeknél alkalmazzák, mint például az API 5L X65/X70. A kioltás és a temperálás (Q&T) kombinációja a nagy szilárdságú csőminőségek szabványos eljárása, amely lényegesen jobb mechanikai tulajdonságokat biztosít, mint az önmagában történő normalizálással elérhető.

Lágyítás

A teljes izzítás magában foglalja az ausztenitesítési tartományra való melegítést, a kemencében történő lassú hűtést, hogy durva perlit szerkezetet kapjunk, és szobahőmérsékletre hűtjük. A teljes izzítás a legalacsonyabb szilárdságot és a legmagasabb alakíthatóságot eredményezi. Ritkán használják szabványos csőgyártáshoz, de alkalmazható súlyos alakítási műveletekhez vagy összetett gyártott alkatrészek feszültségmentesítéséhez. A feszültségcsökkentő lágyítást (más néven eljárási lágyítást) 550{7}}650 fokos hőmérsékleten hajtják végre a szénacélok esetében, az átalakulási hőmérséklet alatt, a hideghúzásból vagy hidegalakításból származó maradék feszültségek enyhítésére anélkül, hogy jelentősen befolyásolná a mechanikai tulajdonságokat. A szferoidizáló lágyítás (hosszú tartás, közvetlenül az Ac1 alatt) a keményfém lemezkéket gömb alakú részecskévé alakítja, nagymértékben javítva a megmunkálhatóságot a kiterjedt megmunkálást igénylő csövek esetében. A lágyítást precíziós (hidegen húzott) csöveknél is alkalmazzák a hideghúzási művelet után, hogy helyreállítsák a rugalmasságot és enyhítsék a munkakeményedést – lásdPrecíziós vs szabványos csővezető.

Hőkezelés összehasonlító táblázat

Hőkezelés anyag szerint

A szénacél csövet (A106 Gr.B) jellemzően normalizált állapotban szállítjuk a hőkezelést igénylő méretekhez, vagy hengerelt állapotban a kisebb vékony{3}}falméretekhez. Az API 5L vezetékcső a minőségtől és a falvastagságtól függően normalizált, normalizáló hengerelt vagy Q&T állapotban szállítható. A magasabb fokozatokhoz (X60 és magasabb) általában Q&T vagy termomechanikus ellenőrzött feldolgozás (TMCP) szükséges. Az ötvözött acélcsöveket (A335 P11, P22, P91) mindig normalizált és temperált állapotban szállítjuk. A P91 a normalizáló hőmérséklet (1040-1080 fok) és a temperálás (730-780 fok) pontos szabályozását igényli az optimalizált temperált martenzit szerkezet kialakításához finom vanádium-nióbium-karbonitrid csapadékokkal, amelyek kivételes kúszási szilárdságát biztosítják. A rozsdamentes acél cső (304/316) 1010-1120 fokos oldatos izzítást igényel, majd gyors hűtést (vízhűtés vagy gyors levegőhűtés), hogy megakadályozza a króm-karbid kiválását, ami csökkenti a korrózióállóságot.

Hőkezelő berendezések és vezérlés

A csövek hőkezelésére két fő kemencetípust használnak: a folyamatos görgős kemencekemencéket (szabványos méretű{0}}nagy volumenű gyártáshoz) és a szakaszos kocsi-alsó kemencéket (nagy-átmérőjű, vastag-falú vagy speciális ötvözetből készült csőhöz). A hőmérséklet egyenletessége kritikus: a kemencének a beállított hőmérséklet ±10 fokon belül kell tartania a hőmérsékletet az egész munkazónában. A modern kemencék több, automatizált vezérlőrendszerhez csatlakoztatott hőelemet használnak, amelyek minden hőkezelési ciklushoz rögzítik az idő{7}}hőmérséklet görbéit. Ezek a feljegyzések nyomon követhetőséget biztosítanak annak bizonyítására, hogy minden cső vagy tétel megkapta a meghatározott hőkezelést. A hőkezelés után a csöveket kiegyenesíteni kell a torzulások kijavításához. Ezt általában egy 7-tekercses vagy 9 tekercses, kereszthengeres hajvasítóban végzik, majd keménységi tesztet végeznek a hőkezelés hatékonyságának ellenőrzésére.

A hőkezelés hibái

A nem megfelelő hőkezelés hibákat okozhat. Túlmelegedés vagy égés akkor következik be, amikor a hőmérséklet meghaladja az ajánlott maximumot, ami a szemcsék feldurvulását és kezdődő olvadást okoz a szemcsehatárokon. A dekarbonizáció a szén elvesztése a felületi rétegből, puha, alacsony széntartalmú réteget képezve, amely csökkenti a fáradási szilárdságot. A kioltó repedések túlságosan gyors lehűlésből vagy geometriai feszültségkoncentrációból származnak, amelyek leggyakrabban vastag-falú vagy összetett{5}}szelvényű csövekben jelentkeznek. A keménység egyenetlensége a kemence egyenetlen hőmérsékletéből, az egyenetlen hűtésből vagy a hőn belüli kémiai összetétel változásából adódhat. Ezeket a hibákat keménységvizsgálattal, metallográfiai vizsgálattal és felületi NDT módszerekkel lehet kimutatni.

Hőkezelési képességünk

A ManufacturerPipe olyan modern hőkezelő berendezéseket üzemeltet, amelyek képesek normalizálni, Q&T-t és feszültségmentesíteni az 1/2" és 48" átmérőjű csöveket. Kemencéink pontos hőmérséklet-szabályozással rendelkeznek, teljes idejű hőmérséklet-rögzítéssel a teljes nyomon követhetőség érdekében. Szénacél, ötvözött acél és rozsdamentes acél csövekhez minden szabványos hőkezelési ciklust végre tudunk hajtani az ASTM, API és EN követelmények szerint.

Hőkezelési szolgáltatásokra van szüksége?

Forduljon csapatunkhoz a hőkezelési folyamat kiválasztásához és a normalizálási, Q&T és lágyítási szolgáltatások versenyképes áraiért.

Termékkategóriák

• Rozsdamentes acél cső
• Szénacél cső
• Ötvözött acél cső
• Horganyzott cső