การรักษาความร้อนพื้นผิวของท่อไร้รอยต่อ

ท่อเหล็กบำบัดความร้อน

เครื่องทำความร้อน:
การทำความร้อนเป็นขั้นตอนเริ่มต้นในการรักษาความร้อนของท่อเหล็กไร้ตะเข็บ และการควบคุมอุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของท่อเหล็ก ตัวอย่างเช่น เมื่ออุณหภูมิความร้อนต่ำกว่า Ac1 จุดประสงค์หลักคือเพื่อรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างของเหล็กและขจัดความเครียดภายใน เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า Ac3 จะทำให้เหล็กมีออสเทนไนซ์ ในขั้นตอนนี้หากความเร็วความร้อนเร็วเกินไปหรืออุณหภูมิไม่สม่ำเสมออาจทำให้โครงสร้างภายในของท่อเหล็กไม่สม่ำเสมอและส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน

ฉนวนกันความร้อน:
หัวใจสำคัญของขั้นตอนการเป็นฉนวนคือการทำให้อุณหภูมิของท่อเหล็กเป็นเนื้อเดียวกัน และให้แน่ใจว่ามีโครงสร้างการทำความร้อนที่เหมาะสม หากเวลาฉนวนไม่เพียงพอ โครงสร้างภายในของท่อเหล็กอาจไม่สามารถเปลี่ยนได้เต็มที่ ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพหลังจากการระบายความร้อนในภายหลัง

คูลลิ่ง:
ไม่ต้องสงสัยเลยว่ากระบวนการทำความเย็นคือจุดเชื่อมโยงหลักของการอบชุบด้วยความร้อนของท่อเหล็ก ซึ่งจะกำหนดโครงสร้างทางโลหะวิทยาและคุณสมบัติทางกลของท่อเหล็กหลังการระบายความร้อน วิธีการทำความเย็นทั่วไป ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยเตาเผา การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยน้ำมัน การระบายความร้อนด้วยน้ำ ฯลฯ วิธีการทำความเย็นที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับท่อเหล็กที่มีวัสดุและความต้องการด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างรวดเร็วสามารถบรรลุถึงความแข็งสูง แต่ก็มีแนวโน้มที่จะสร้างความเครียดภายในอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนของเตาเผาค่อนข้างช้าและสามารถลดความเครียดภายในได้ แต่ความแข็งที่เพิ่มขึ้นไม่มีนัยสำคัญ

ลักษณะของกระบวนการบำบัดความร้อนของท่อเหล็ก

การทำให้ท่อเหล็กเป็นมาตรฐาน
การทำให้ท่อเหล็กไร้ตะเข็บเป็นมาตรฐานเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กเหนืออุณหภูมิออสเทนไนซ์ โดยยึดไว้ แล้วทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอในอากาศ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อปรับแต่งเกรนของเหล็ก ทำให้โครงสร้างภายในเป็นเนื้อเดียวกัน เปลี่ยนสถานะความเค้นตกค้าง และปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของท่อเหล็ก การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถกำจัดโครงสร้างแถบสีและผลึกผสมที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปของท่อเหล็ก สำหรับเหล็กกล้าไฮเปอร์ยูเทคตอยด์ ยังสามารถกำจัดเน็ตคาร์ไบด์ได้ ซึ่งช่วยให้เกิดการอบอ่อนแบบทรงกลมในภายหลังได้ ก่อนที่จะดับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและเหล็กโครงสร้างโลหะผสม การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถใช้เป็นการปรับสภาพล่วงหน้าเพื่อปรับแต่งเกรน ทำให้โครงสร้างสม่ำเสมอ และลดข้อบกพร่องในการดับของท่อเหล็ก สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ การทำให้เป็นมาตรฐานสามารถแทนที่การหลอมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการตัด และยังสามารถใช้เป็นการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้ายสำหรับท่อเหล็กธรรมดาที่มีความต้องการต่ำ

การหลอมท่อเหล็ก
การหลอมคือการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงหรือต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤต (Ac3 หรือ Ac1) ค้างไว้แล้วทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ เพื่อให้ได้โครงสร้างจุลภาคที่สมดุลโดยประมาณ ท่อเหล็กคาร์บอนสูง โลหะผสมต่ำ และโลหะผสมมักจะต้องอบอ่อนเพื่อลดความแข็งและความแข็งแรง ปรับปรุงความเป็นพลาสติก ขจัดความเครียดภายในและโครงสร้างที่ไม่สม่ำเสมอ และปรับแต่งโครงสร้างเกรน อำนวยความสะดวกในการประมวลผลของท่อเหล็กและการวาง รากฐานสำหรับการบำบัดความร้อนขั้นสุดท้าย การหลอมแบ่งออกเป็นหลายประเภท เช่น การหลอมแบบตกผลึกซ้ำ การหลอมแบบสมบูรณ์ การหลอมแบบไอโซเทอร์มอล การหลอมแบบทรงกลม และการหลอมแบบบรรเทาความเครียด แต่ละประเภทมีช่วงการใช้งานและข้อกำหนดกระบวนการเฉพาะของตัวเอง

การแบ่งเบาบรรเทาท่อเหล็ก
การแบ่งเบาบรรเทาคือการให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า Ac1 ค้างไว้แล้วทำให้ท่อเหล็กเย็นลงในลักษณะเฉพาะเพื่อให้ได้สถานะองค์กรที่มั่นคงยิ่งขึ้น วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อปรับปรุงความเป็นพลาสติกและความเหนียวของท่อเหล็ก รับคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมที่ดี ลดหรือขจัดความเครียดภายในที่ตกค้างที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการชุบแข็งของท่อเหล็ก รักษาขนาดของท่อเหล็กให้คงที่ และป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายต่อองค์กร การเปลี่ยนแปลงระหว่างการใช้งาน หลังจากแบ่งเบาบรรเทาแล้ว โดยทั่วไปจะใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ อย่างไรก็ตาม สำหรับท่อเหล็กที่มีความเปราะบางในการอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูง ควรใช้การทำความเย็นอย่างรวดเร็ว เช่น การทำความเย็นด้วยน้ำมัน หลังจากการอบคืนตัว
โดยทั่วไปการแบ่งเบาบรรเทาท่อเหล็กแบ่งออกเป็น:
แบ่งเบาอุณหภูมิต่ำ 150 ~ 250 องศา
อุณหภูมิปานกลางแบ่งเบา 350 ~ 500 องศา
การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิสูง 500 ~ 650 องศา

การชุบแข็งท่อเหล็ก
การดับคือการให้ความร้อนแก่ท่อเหล็กให้อยู่เหนือ Ac3 30 - 50 องศา จับไว้ จากนั้นทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ (M) และเบนไนต์ (B) มาร์เทนไซต์มีความแข็งสูงแต่มีความเปราะสูง และเป็นผลจากการทำความเย็นออสเทนไนต์อย่างรวดเร็ว หลังจากการดับแล้ว จะเกิดความเครียดจากความร้อนและความเค้นทางโครงสร้างภายในท่อเหล็ก ซึ่งโดยทั่วไปจำเป็นต้องกำจัดและปรับปรุงโดยการแบ่งเบาบรรเทา การผสมผสานระหว่างการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา (Q + T) สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของเหล็กได้อย่างมาก ทำให้ท่อเหล็กมีความเหนียวที่ดีในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงสูง และใช้กันอย่างแพร่หลายในโอกาสที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

ข้อบกพร่องในการรักษาความร้อนของท่อเหล็กและมาตรการป้องกัน

โครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติที่ไม่มีเงื่อนไข
โครงสร้าง Widmanstatten เป็นโครงสร้างที่ให้ความร้อนมากเกินไปชนิดหนึ่ง โดยที่เม็ดออสเทนไนต์หยาบในเหล็กจะมีลักษณะเป็นเกล็ดเฟอร์ไรต์ และกระจายบนเพิร์ลไลต์ระหว่างการทำความเย็นภายใต้สภาวะการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง จะช่วยลดความแข็งแรงของอุณหภูมิห้อง-อุณหภูมิของท่อเหล็กและเพิ่มความเปราะบาง โครงสร้าง Widmanstatten ที่ไม่รุนแรงสามารถกำจัดได้โดยการทำให้เป็นมาตรฐานที่อุณหภูมิที่เหมาะสม และกรณีที่รุนแรงจำเป็นต้องมีการทำให้เป็นมาตรฐานรอง อุณหภูมิการทำให้เป็นมาตรฐานครั้งแรกจะสูงกว่า และอุณหภูมิการทำให้เป็นปกติครั้งที่สองจะต่ำกว่าเพื่อปรับแต่งเมล็ดข้าว แผนภาพสมดุลเหล็ก - คาร์บอน (แผนภาพสมดุล F - C) เป็นพื้นฐานที่สำคัญในการกำหนดอุณหภูมิความร้อนของท่อเหล็กในระหว่างการอบชุบ และแผนภาพ TTT และแผนภาพ CCT ของออสเทนไนต์ที่ระบายความร้อนด้วยความเย็นจัดเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญในการกำหนดอุณหภูมิความเย็น

ขนาดที่ไม่ผ่านการรับรอง
การเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเหล็กมักเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง และมักจะเพิ่มกระบวนการปรับขนาดหลังจากการอบคืนตัว การเปลี่ยนแปลงรูปไข่ของท่อเหล็กนั้นพบได้บ่อยในท่อผนังบางขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่ปลายท่อเหล็ก และการโค้งงอของท่อเหล็กเกิดจากการทำความร้อนและความเย็นที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ด้วยการยืดให้ตรง สำหรับท่อเหล็กที่มีความต้องการพิเศษ ควรใช้กระบวนการยืดผมด้วยความร้อน (ประมาณ 550 องศา)

รอยแตกบนพื้นผิว

ความเร็วในการทำความร้อนหรือความเย็นที่มากเกินไปจะทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนมากเกินไป ส่งผลให้เกิดรอยแตกที่พื้นผิว เพื่อลดรอยแตกร้าว ควรกำหนดสูตรระบบทำความร้อนและความเย็นตามประเภทของเหล็ก ควรเลือกสื่อในการชุบแข็งที่เหมาะสม และท่อเหล็กดับแล้วควรได้รับการอบคืนสภาพหรืออบอ่อนโดยเร็วที่สุดเพื่อขจัดความเครียด

การเสียดสีพื้นผิวหรือความเสียหายอย่างหนัก
สาเหตุหลักมาจากการเลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างท่อเหล็กกับชิ้นงาน เครื่องมือ และโต๊ะลูกกลิ้ง ในระหว่างกระบวนการผลิต ควรให้ความสนใจกับการปรับความแม่นยำและการบำรุงรักษาการหล่อลื่นของอุปกรณ์เพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ และรับประกันคุณภาพพื้นผิวของท่อเหล็ก

ออกซิเดชัน การแยกคาร์บอน ความร้อนสูงเกินไป หรือการเผาไหม้มากเกินไป
ด้วยอุณหภูมิและเวลาที่เพิ่มขึ้น ท่อเหล็กจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหา เช่น ออกซิเดชันและการแยกคาร์บอนออก ความร้อนสูงเกินไปจะทำให้เมล็ดหยาบ และการเผาไหม้มากเกินไปจะสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของท่อเหล็กและยังทำให้เป็นเศษอีกด้วย มาตรการป้องกัน ได้แก่ การควบคุมอุณหภูมิและเวลาทำความร้อน โดยใช้การให้ความร้อนในบรรยากาศแบบป้องกัน (เช่น การเติมก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซลด) การทำความร้อนแบบสุญญากาศ ฯลฯ ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกที่ดีของเตาทำความร้อน เตาที่มีความเสถียร องค์ประกอบของก๊าซและเสริมสร้างการตรวจสอบคุณภาพของกระบวนการทำความร้อนของบิลเล็ต (ท่อเหล็ก)