20# бясшвовыя сталёвыя трубы - гэта клас матэрыялу, указаны ў GB3087-2008 «Бясшвовыя сталёвыя трубы для катлоў нізкага і сярэдняга ціску». Гэта высакаякасная бясшвовая сталёвая труба з вугляродзістай канструкцыйнай сталі, прыдатная для вырабу розных катлоў нізкага і сярэдняга ціску. Гэта звычайны матэрыял для сталёвых труб у вялікіх аб'ёмах. Калі вытворца кацельнага абсталявання вырабляў калекцыю нізкатэмпературнага падагравальніка, на ўнутранай паверхні дзясяткаў злучэнняў труб былі выяўлены сур'ёзныя папярочныя расколіны. Матэрыялам злучэння труб была сталь 20 са спецыфікацыяй Φ57 мм × 5 мм. Мы агледзелі трэснутую сталёвую трубу і правялі шэраг выпрабаванняў, каб прайграць дэфект і высветліць прычыну папярочнай расколіны.

1. Аналіз функцый Crack
Марфалогія расколін: відаць, што ёсць шмат папярочных расколін, размеркаваных уздоўж падоўжнага кірунку сталёвай трубы. Шчыліны размешчаны акуратна. Кожная расколіна мае хвалепадобны характар, з невялікім адхіленнем у падоўжным кірунку і без падоўжных драпін. Паміж расколінай і паверхняй сталёвай трубы існуе пэўны кут адхілення і пэўная шырыня. На краі расколіны ёсць аксіды і обезуглероживание. Дно тупое і няма прыкмет пашырэння. Структура матрыцы ўяўляе сабой нармальны ферыт + перліт, які размеркаваны паласатай і мае памер зярністасці 8. Прычына расколіны звязана з трэннем паміж унутранай сценкай сталёвай трубы і ўнутранай формай падчас вытворчасці сталёвая труба.

У адпаведнасці з макраскапічнымі і мікраскапічнымі марфалагічнымі характарыстыкамі расколіны можна зрабіць выснову, што расколіна ўзнікла да канчатковай тэрмічнай апрацоўкі сталёвай трубы. Для сталёвай трубы выкарыстоўваецца круглая нарыхтоўка Φ90 мм. Асноўныя працэсы фармавання, якім ён падвяргаецца, - гэта гарачая перфарацыя, гарачая пракатка і памяншэнне дыяметра, а таксама дзве халодныя выцяжкі. Спецыфічны працэс заключаецца ў тым, што нарыхтоўка круглай трубы Φ90 мм скручваецца ў чарнавую трубу Φ93 мм × 5,8 мм, а затым пракатваецца ў гарачым стане і памяншаецца да Φ72 мм × 6,2 мм. Пасля пратручвання і змазкі праводзіцца першая халодная выцяжка. Спецыфікацыя пасля халоднай выцяжкі складае Φ65 мм × 5,5 мм. Пасля прамежкавага адпалу, тручэння і змазкі праводзіцца другая халодная выцяжка. Спецыфікацыя пасля халоднай выцяжкі складае Φ57 мм × 5 мм.

Згодна з аналізам вытворчага працэсу, фактары, якія ўплываюць на трэнне паміж унутранай сценкай сталёвай трубы і ўнутранай плашкай, у асноўным з'яўляюцца якасцю змазкі, а таксама звязаны з пластычнасцю сталёвай трубы. Калі пластычнасць сталёвай трубы дрэнная, верагоднасць узнікнення расколін значна ўзрасце, а дрэнная пластычнасць звязана з тэрмічнай апрацоўкай адпалу для зняцця прамежкавага напружання. Зыходзячы з гэтага, можна зрабіць выснову, што расколіны могуць узнікнуць у працэсе халоднай выцяжкі. Акрамя таго, паколькі расколіны не адкрыты ў значнай ступені і няма відавочных прыкмет пашырэння, гэта азначае, што расколіны не зазналі ўплыву другаснай дэфармацыі выцягвання пасля іх адукацыі, так што далей робіцца выснова, што, хутчэй за ўсё, час для ўзнікнення расколін павінен быць другім працэсам халоднай выцяжкі. Найбольш верагоднымі фактарамі ўплыву з'яўляюцца дрэнная змазка і/або дрэнны адпал для зняцця напружання.

Каб вызначыць прычыну расколін, у супрацоўніцтве з вытворцамі сталёвых труб былі праведзены выпрабаванні на ўзнаўленне расколін. На падставе прыведзенага вышэй аналізу былі праведзены наступныя выпрабаванні: пры ўмове, што працэсы памяншэння дыяметра перфарацыі і гарачай пракаткі застаюцца нязменнымі, змазка і/або зняцце напружання ўмовы тэрмічнай апрацоўкі адпалу змяняюцца, а выцягнутыя сталёвыя трубы правяраюцца на прадмет паспрабуйце прайграць тыя ж дэфекты.

2. План тэсціравання
Прапануюцца дзевяць планаў выпрабаванняў шляхам змены параметраў працэсу змазкі і адпалу. Сярод іх звычайнае патрабаванне да часу фасфатавання і змазкі складае 40 хвілін, звычайнае патрабаванне да тэмпературы адпалу для зняцця прамежкавага напружання складае 830 ℃, а звычайнае патрабаванне да часу ізаляцыі складае 20 хвілін. У працэсе выпрабаванняў выкарыстоўваецца 30-тонная ўстаноўка халоднай выцяжкі і печ для тэрмічнай апрацоўкі з ролікавым дном.

3. Вынікі выпрабаванняў
У ходзе праверкі сталёвых труб, вырабленых па вышэйзгаданых 9 схемах, было выяўлена, што за выключэннем схем 3, 4, 5 і 6, усе іншыя схемы мелі дрыгаценне або папярочныя расколіны рознай ступені. Сярод іх схема 1 мела кальцавую ступень; схемы 2 і 8 мелі папярочныя расколіны, і марфалогія расколін была вельмі падобная на вытворчасць; схемы 7 і 9 пахіснулі, але папярочных расколін не выяўлена.

4. Аналіз і абмеркаванне
З дапамогай шэрагу выпрабаванняў было цалкам пацверджана, што змазка і адпал для зняцця напружання падчас халоднага цягання сталёвых труб аказваюць істотны ўплыў на якасць гатовых сталёвых труб. У прыватнасці, на схемах 2 і 8 былі прайграныя тыя ж дэфекты ўнутранай сценкі сталёвай трубы, выяўленыя ў вышэйзгаданай вытворчасці.

Схема 1 заключаецца ў выкананні першай халоднай выцяжкі на гарачакачанай маткавай трубе паменшанага дыяметра без выканання працэсу фасфатавання і змазкі. З-за недахопу змазкі нагрузка, неабходная падчас працэсу халоднай выцяжкі, дасягнула максімальнай нагрузкі машыны халоднай выцяжкі. Працэс халоднай выцяжкі вельмі працаёмкі. Устрэсванне сталёвай трубы і трэнне з формай выклікаюць відавочныя крокі на ўнутранай сценцы трубы, што паказвае на тое, што, калі пластычнасць маткавай трубы добрая, хаця незмазаны малюнак аказвае адмоўны ўплыў, гэта няпроста выклікаць папярочныя расколіны. На схеме 2 сталёвая труба з дрэнным фасфатаваннем і змазкай падвяргаецца пастаяннай халоднай выцяжцы без прамежкавага адпалу для зняцця напружання, што прыводзіць да падобных папярочных расколін. Аднак на схеме 3 пры бесперапыннай халоднай выцяжцы сталёвай трубы з добрым фасфатаваннем і змазкай без прамежкавага адпалу для зняцця напружання дэфектаў не выяўлена, што папярэдне паказвае на тое, што дрэнная змазка з'яўляецца асноўнай прычынай папярочных расколін. Схемы з 4 па 6 павінны змяніць працэс тэрмічнай апрацоўкі, забяспечваючы пры гэтым добрую змазку, і ў выніку не ўзнікла дэфектаў выцягвання, што паказвае на тое, што прамежкавы адпал для зняцця напружання не з'яўляецца дамінуючым фактарам, які прыводзіць да ўзнікнення папярочных расколін. Схемы з 7 па 9 змяняюць працэс тэрмічнай апрацоўкі, адначасова скарачаючы час фасфатавання і змазкі ў два разы. У выніку сталёвыя трубы па схемах 7 і 9 маюць лініі трасяніны, а па схеме 8 - падобныя папярочныя расколіны.

Прыведзены вышэй параўнальны аналіз паказвае, што папярочныя расколіны будуць узнікаць у абодвух выпадках дрэннай змазкі + адсутнасці прамежкавага адпалу і дрэннай змазкі + нізкай тэмпературы прамежкавага адпалу. У выпадках дрэннай змазкі + добрага прамежкавага адпалу, добрай змазкі + адсутнасці прамежкавага адпалу і добрай змазкі + нізкай тэмпературы прамежкавага адпалу, нягледзячы на ​​тое, што будуць узнікаць дэфекты лініі трасяніны, папярочныя расколіны не ўзнікнуць на ўнутранай сценцы сталёвай трубы. Дрэнная змазка з'яўляецца асноўнай прычынай папярочных расколін, а дрэнны прамежкавы адпал для зняцця напружання - дапаможнай прычынай.

Паколькі напружанне выцягвання сталёвай трубы прапарцыйна сіле трэння, дрэнная змазка прывядзе да павелічэння сілы выцягвання і зніжэння хуткасці выцягвання. Хуткасць нізкая, калі сталёвая труба ўпершыню выцягнута. Калі хуткасць ніжэй за пэўнае значэнне, гэта значыць, яна дасягае кропкі біфуркацыі, апраўка будзе вырабляць самаўзбуджаную вібрацыю, што прывядзе да ваганняў. У выпадку недастатковай змазкі восевае трэнне паміж паверхняй (асабліва ўнутранай паверхняй) металу і штампа падчас выцяжкі значна павялічваецца, што прыводзіць да дэфармацыі. Калі наступная тэмпература тэрмічнай апрацоўкі сталёвай трубы для зняцця напружання адпалу недастатковая (напрыклад, каля 630 ℃, устаноўленая ў выпрабаванні) або адпал адсутнічае, на паверхні лёгка могуць узнікнуць расколіны.

Згодна з тэарэтычнымі разлікамі (самая нізкая тэмпература рэкрышталізацыі ≈ 0,4×1350 ℃), тэмпература рэкрышталізацыі сталі 20# складае каля 610 ℃. Калі тэмпература адпалу блізкая да тэмпературы рэкрышталізацыі, сталёвая труба не можа цалкам рэкрышталізавацца, і дэформацыйны ўмацаванне не ліквідуецца, што прыводзіць да дрэннай пластычнасці матэрыялу, паток металу блакуецца падчас трэння, а ўнутраны і вонкавы пласты металу сур'ёзна пашкоджваюцца. дэфармуецца нераўнамерна, тым самым ствараючы вялікае восевае дадатковае напружанне. У выніку восевае напружанне металу ўнутранай паверхні сталёвай трубы перавышае ліміт, у выніку чаго ўтвараюцца расколіны.

5. Заключэнне
Узнікненне папярочных расколін на ўнутранай сценцы бясшвоўнай сталёвай трубы 20# выклікана сумесным эфектам дрэннай змазкі падчас выцягвання і недастатковай тэрмічнай апрацоўкі адпалу для зняцця прамежкавага напружання (або адсутнасці адпалу). Сярод іх дрэнная змазка з'яўляецца асноўнай прычынай, а дрэнны прамежкавы адпал для зняцця напружання (або адсутнасць адпалу) - дапаможнай прычынай. Каб пазбегнуць падобных дэфектаў, вытворцы павінны патрабаваць ад цэхаў строгага выканання адпаведных тэхнічных рэгламентаў працэсу змазкі і тэрмічнай апрацоўкі на вытворчасці. Акрамя таго, паколькі печ бесперапыннага адпалу з ролікавым дном з'яўляецца печчу бесперапыннага адпалу, хоць яе зручна і хутка загружаць і разгружаць, цяжка кантраляваць тэмпературу і хуткасць матэрыялаў розных характарыстык і памераў у печы. Калі гэта не выконваецца строга ў адпаведнасці з правіламі, можна лёгка выклікаць нераўнамерную тэмпературу адпалу або занадта кароткі час, што прывядзе да недастатковай рэкрышталізацыі, што прывядзе да дэфектаў у наступнай вытворчасці. Такім чынам, вытворцы, якія выкарыстоўваюць для тэрмічнай апрацоўкі печы бесперапыннага адпалу з ролікавым дном, павінны кантраляваць розныя патрабаванні і фактычныя аперацыі тэрмічнай апрацоўкі.