20# naatlose staalpyp is die materiaalgraad gespesifiseer in GB3087-2008 "Naatlose staalpype vir lae- en mediumdrukketels". Dit is 'n hoë-gehalte koolstof strukturele staal naatlose staal pyp wat geskik is vir die vervaardiging van verskeie lae-druk en medium-druk ketels. Dit is 'n algemene en groot volume staalpypmateriaal. Toe 'n keteltoerustingvervaardiger 'n lae-temperatuur-herverhitterkopstuk vervaardig het, is gevind dat daar ernstige dwarskrakedefekte op die binneoppervlak van tientalle pypverbindings was. Die pypverbindingsmateriaal was 20 staal met 'n spesifikasie van Φ57mm×5mm. Ons het die gekraakte staalpyp geïnspekteer en 'n reeks toetse uitgevoer om die defek te reproduseer en die oorsaak van die dwars kraak uit te vind.

1. Kraak funksie analise
Kraakmorfologie: Daar kan gesien word dat daar baie dwarskrake langs die lengterigting van die staalpyp versprei is. Die krake is netjies gerangskik. Elke kraak het 'n golwende kenmerk, met 'n effense defleksie in die lengterigting en geen lengte skrape nie. Daar is 'n sekere defleksiehoek tussen die kraak en die oppervlak van die staalpyp en 'n sekere breedte. Daar is oksiede en ontkoling aan die rand van die kraak. Die onderkant is stomp en daar is geen teken van uitbreiding nie. Die matriksstruktuur is normaal ferriet + perliet, wat in 'n band versprei is en 'n korrelgrootte van 8 het. Die oorsaak van die kraak hou verband met die wrywing tussen die binnewand van die staalpyp en die binnevorm tydens die vervaardiging van die staal pyp.

Volgens die makroskopiese en mikroskopiese morfologiese kenmerke van die kraak, kan afgelei word dat die kraak gegenereer is voor die finale hittebehandeling van die staalpyp. Die staalpyp gebruik 'n Φ90mm ronde buisblok. Die belangrikste vormingsprosesse wat dit ondergaan, is warm perforasie, warmrol en deursneevermindering, en twee koue tekeninge. Die spesifieke proses is dat die Φ90mm ronde buis knuppel in 'n Φ93mm × 5.8mm growwe buis gerol word, en dan warm gerol en verminder word tot Φ72mm × 6.2mm. Na beits en smering word die eerste koue trekking uitgevoer. Die spesifikasie na die koue tekening is Φ65mm × 5.5mm. Na tussentydse uitgloeiing, beits en smering word die tweede koue trekking uitgevoer. Die spesifikasie na die koue tekening is Φ57mm × 5mm.

Volgens die produksieprosesontleding is die faktore wat die wrywing tussen die binnewand van die staalpyp en die binnematrys beïnvloed hoofsaaklik die kwaliteit van smering en hou ook verband met die plastisiteit van die staalpyp. As die plastisiteit van die staalpyp swak is, sal die moontlikheid om krake te trek grootliks toeneem, en swak plastisiteit hou verband met die intermediêre spanningsverligting uitgloei hittebehandeling. Op grond hiervan word afgelei dat die krake in die kouetrekproses gegenereer kan word. Daarbenewens, omdat die krake nie in 'n groot mate oop is nie en daar geen duidelike teken van uitsetting is nie, beteken dit dat die krake nie die invloed van sekondêre trekvervorming ervaar het nadat hulle gevorm is nie, dus word daar verder afgelei dat die mees waarskynlike tyd vir die krake om gegenereer te word, behoort die tweede koue trekproses te wees. Die mees waarskynlike beïnvloedende faktore is swak smering en/of swak stresverligting uitgloeiing.

Om die oorsaak van die krake te bepaal, is kraakreproduksietoetse in samewerking met staalpypvervaardigers uitgevoer. Gebaseer op bogenoemde analise, is die volgende toetse uitgevoer: Onder die voorwaarde dat die perforasie- en warmroldiameterverminderingsprosesse onveranderd bly, word die smeer- en/of spanningsverligting-gloei-hittebehandelingstoestande verander, en die getrekte staalpype geïnspekteer word om probeer om dieselfde gebreke te reproduseer.

2. Toetsplan
Nege toetsplanne word voorgestel deur die smeerproses- en uitgloeiprosesparameters te verander. Onder hulle is die normale fosfateer- en smeertydvereiste 40min, die normale intermediêre spanningsverligting-gloeitemperatuur is 830 ℃, en die normale isolasietydvereiste is 20min. Die toetsproses maak gebruik van 'n 30t-kouetrekeenheid en 'n rollerbodem-hittebehandelingsoond.

3. Toetsresultate
Deur die inspeksie van die staalpype wat deur bogenoemde 9 skemas vervaardig is, is gevind dat behalwe vir skemas 3, 4, 5 en 6, ander skemas almal skud- of dwarskrake in verskillende mate gehad het. Onder hulle het skema 1 'n ringvormige trap gehad; skemas 2 en 8 het dwarskrake gehad, en die kraakmorfologie was baie soortgelyk aan dié wat in produksie gevind word; skemas 7 en 9 het geskud, maar geen dwarskrake is gevind nie.

4. Ontleding en bespreking
Deur 'n reeks toetse is dit ten volle geverifieer dat smering en intermediêre spanningsverligting uitgloeiing tydens die kouetrekproses van staalpype 'n belangrike impak op die kwaliteit van voltooide staalpype het. Skema 2 en 8 het veral dieselfde defekte op die binnewand van die staalpyp wat in die bogenoemde produksie gevind is, weergegee.

Skema 1 is om die eerste koue trekking op die warmgewalste moederbuis met verminderde deursnee uit te voer sonder om die fosfatering- en smeerproses uit te voer. Weens die gebrek aan smering het die las wat benodig word tydens die koue trekproses die maksimum las van die koue trekmasjien bereik. Die koue tekenproses is baie moeisaam. Die skud van die staalpyp en die wrywing met die vorm veroorsaak duidelike stappe op die binnewand van die buis, wat aandui dat wanneer die plastisiteit van die moederbuis goed is, hoewel die ongesmeerde tekening 'n nadelige effek het, dit nie maklik is om te veroorsaak nie dwars krake. In Skema 2 word die staalpyp met swak fosfatering en smering voortdurend koudgetrek sonder tussentydse spanningsverligting, wat soortgelyke dwarskrake tot gevolg het. In Skema 3 is egter geen defekte gevind in die deurlopende kouetrek van die staalpyp met goeie fosfatering en smering sonder intermediêre spanningsverligting uitgloeiing nie, wat voorlopig aandui dat swak smering die hoofoorsaak van dwarskrake is. Skema 4 tot 6 is om die hittebehandelingsproses te verander terwyl goeie smering verseker word, en geen trekdefekte het as gevolg daarvan voorgekom nie, wat aandui dat intermediêre spanningsverligting uitgloeiing nie die dominante faktor is wat tot die voorkoms van dwarskrake lei nie. Skema 7 tot 9 verander die hittebehandelingsproses terwyl die fosfatering- en smeertyd met die helfte verkort word. Gevolglik het die staalpype van Skema 7 en 9 skudlyne, en Skema 8 produseer soortgelyke dwarskrake.

Bogenoemde vergelykende analise toon dat dwarskrake sal voorkom in beide gevalle van swak smering + geen intermediêre uitgloeiing en swak smering + lae intermediêre uitgloeitemperatuur. In die gevalle van swak smering + goeie intermediêre uitgloeiing, goeie smering + geen intermediêre uitgloeiing, en goeie smering + lae intermediêre uitgloeitemperatuur, alhoewel skudlyndefekte sal voorkom, sal dwarskrake nie op die binnewand van die staalpyp voorkom nie. Swak smering is die hoofoorsaak van dwars krake, en swak intermediêre spanningsverligting uitgloeiing is die hulpoorsaak.

Aangesien die trekspanning van die staalpyp eweredig aan die wrywingskrag is, sal swak smering lei tot 'n toename in die trekkrag en 'n afname in die trektempo. Die spoed is laag wanneer die staalpyp die eerste keer getrek word. As die spoed laer is as 'n sekere waarde, dit wil sê, dit bereik die bifurkasiepunt, sal die deurn self-opgewekte vibrasie produseer, wat lei tot skudlyne. In die geval van onvoldoende smering word die aksiale wrywing tussen die oppervlak (veral die binne-oppervlak) metaal en die matrys tydens trek aansienlik verhoog, wat lei tot werkverharding. As die daaropvolgende spanningsverligting uitgloei-hittebehandelingstemperatuur van die staalpyp onvoldoende is (soos ongeveer 630 ℃ gestel in die toets) of geen uitgloeiing nie, is dit maklik om oppervlakkrake te veroorsaak.

Volgens teoretiese berekeninge (die laagste herkristallisasietemperatuur ≈ 0.4×1350℃), is die herkristallisasietemperatuur van 20# staal ongeveer 610℃. As die uitgloeiingstemperatuur naby aan die herkristallisasietemperatuur is, slaag die staalpyp nie daarin om ten volle te herkristalliseer nie, en die werkverharding word nie uitgeskakel nie, wat lei tot swak materiaalplastisiteit, metaalvloei word geblokkeer tydens wrywing, en die binne- en buitenste metaallae is ernstig oneweredig vervorm, waardeur 'n groot aksiale bykomende spanning opgewek word. As gevolg hiervan, oorskry die aksiale spanning van die binne-oppervlakmetaal van die staalpyp sy limiet, wat daardeur krake genereer.

5. Gevolgtrekking
Die opwekking van dwarskrake op die binnewand van 'n 20# naatlose staalpyp word veroorsaak deur die gekombineerde effek van swak smering tydens trek en onvoldoende intermediêre spanningsverligting uitgloei hittebehandeling (of geen uitgloeiing). Onder hulle is swak smering die hoofoorsaak, en swak intermediêre spanningsverligting uitgloeiing (of geen uitgloeiing) is die hulpoorsaak. Om soortgelyke gebreke te vermy, moet vervaardigers van werkswinkeloperateurs vereis om die relevante tegniese regulasies van die smering- en hittebehandelingsproses in produksie streng te volg. Daarbenewens, aangesien die roller-bodem deurlopende uitgloeioond 'n deurlopende uitgloeioond is, hoewel dit gerieflik en vinnig is om te laai en af ​​te laai, is dit moeilik om die temperatuur en spoed van materiale van verskillende spesifikasies en groottes in die oond te beheer. As dit nie streng volgens die regulasies geïmplementeer word nie, is dit maklik om ongelyke uitgloeitemperatuur of 'n te kort tyd te veroorsaak, wat lei tot onvoldoende herkristallisasie, wat lei tot defekte in daaropvolgende produksie. Daarom moet vervaardigers wat deurlopende uitgloeioonde met rolbodem gebruik vir hittebehandeling die verskillende vereistes en werklike bedrywighede van hittebehandeling beheer.