20# õmblusteta terastoru on materjaliklass, mis on määratletud dokumendis GB3087-2008 "Õmblusteta terastorud madala ja keskmise rõhuga kateldele". Tegemist on kvaliteetse süsinikkonstruktsiooniterasest õmblusteta terastoruga, mis sobib erinevate madal- ja keskrõhukatelde valmistamiseks. See on tavaline ja suuremahuline terastoru materjal. Kui katlaseadmete tootja valmistas madala temperatuuriga kuumutuskollektorit, leiti, et kümnete toruliitmike sisepinnal on tõsiseid põikipragusid. Toruühenduse materjal oli 20 terast spetsifikatsiooniga Φ57mm × 5mm. Vaatasime pragunenud terastoru üle ja viisime läbi rea katseid, et defekti reprodutseerida ja põikiprao põhjust välja selgitada.

1. Pragude tunnuste analüüs
Pragude morfoloogia: on näha, et terastoru pikisuunas on palju põikipragusid. Praod on korralikult paigutatud. Igal praol on laineline tunnus, pikisuunas on väike läbipaine ja pikisuunalised kriimud puuduvad. Prao ja terastoru pinna vahel on teatud läbipaindenurk ning teatud laius. Prao servas on oksiidid ja dekarburisatsioon. Põhi on nüri ja paisumise jälgegi pole. Maatriksstruktuur on tavaline ferriit + perliit, mis on jaotunud ribana ja mille tera suurus on 8. Prao põhjus on seotud terastoru siseseina ja sisemise vormi vahelise hõõrdumisega toru valmistamise ajal. terastoru.

Prao makroskoopiliste ja mikroskoopiliste morfoloogiliste omaduste järgi võib järeldada, et pragu tekkis enne terastoru lõplikku kuumtöötlust. Terastorus kasutatakse Φ90 mm ümartoru toorikut. Peamised vormimisprotsessid, mida see läbib, on kuumperforeerimine, kuumvaltsimine ja läbimõõdu vähendamine ning kaks külmtõmmet. Spetsiifiline protsess seisneb selles, et Φ90 mm ümmarguse toru toorik rullitakse Φ93 mm × 5,8 mm töötlemata toruks, seejärel kuumvaltseeritakse ja vähendatakse mõõtmeteks Φ72 mm × 6,2 mm. Pärast peitsimist ja määrimist tehakse esimene külmtõmbamine. Spetsifikatsioon pärast külmjoonistamist on Φ65 mm × 5,5 mm. Pärast vahepealset lõõmutamist, peitsimist ja määrimist viiakse läbi teine ​​külmtõmbamine. Spetsifikatsioon pärast külmjoonistamist on Φ57mm × 5mm.

Tootmisprotsessi analüüsi kohaselt on terastoru siseseina ja sisemise stantsi vahelist hõõrdumist mõjutavateks teguriteks peamiselt määrimise kvaliteet ning need on seotud ka terastoru plastilisusega. Kui terastoru plastilisus on halb, suureneb oluliselt pragude tekkimise võimalus ja halb plastilisus on seotud vahepealse pinge leevendamise lõõmutamise kuumtöötlusega. Selle põhjal järeldatakse, et praod võivad tekkida külmtõmbamisprotsessis. Lisaks, kuna praod ei ole suurel määral avatud ja puuduvad ilmsed paisumismärgid, tähendab see, et praod ei ole pärast nende tekkimist kogenud sekundaarset tõmbedeformatsiooni mõju, mistõttu võib järeldada, et kõige tõenäolisem pragude tekkimise aeg peaks olema teine ​​külmtõmbeprotsess. Kõige tõenäolisemad mõjutegurid on kehv määrimine ja/või halb pingevaba lõõmutamine.

Pragude tekkepõhjuse väljaselgitamiseks viidi koostöös terastorude tootjatega läbi pragude taastootmise katsed. Ülaltoodud analüüsi põhjal viidi läbi järgmised katsed: Tingimusel, et perforatsiooni ja kuumvaltsimise läbimõõdu vähendamise protsessid jäävad muutumatuks, muudetakse määrimis- ja/või pingemaandamise lõõmutamise kuumtöötlemise tingimusi ning tõmmatud terastorusid kontrollitakse proovige taasesitada samu defekte.

2. Katseplaan
Pakutakse välja üheksa katseplaani, muutes määrimisprotsessi ja lõõmutamisprotsessi parameetreid. Nende hulgas on tavaline fosfaatimis- ja määrimisaja nõue 40 minutit, tavaline vahepealse pinge leevendamise lõõmutamistemperatuuri nõue on 830 ℃ ja tavaline isolatsiooniaja nõue on 20 minutit. Katseprotsessis kasutatakse 30-tonnist külmtõmbeseadet ja rull-põhjaga kuumtöötlusahju.

3. Testi tulemused
Ülaltoodud 9 skeemi järgi toodetud terastorude kontrollimisel leiti, et välja arvatud skeemid 3, 4, 5 ja 6, oli kõigil muudel skeemidel erineva raskusastmega värinad või põikipraod. Nende hulgas oli skeemil 1 rõngakujuline samm; skeemidel 2 ja 8 olid põikipraod ja pragude morfoloogia oli väga sarnane tootmises leiduvale; skeemid 7 ja 9 olid loksunud, kuid põikipragusid ei leitud.

4. Analüüs ja arutelu
Katsete seeriaga tõestati täielikult, et määrimine ja vahepealne pingevaba lõõmutamine terastorude külmtõmbeprotsessi ajal mõjutavad viimistletud terastorude kvaliteeti ülioluliselt. Eelkõige esitasid skeemid 2 ja 8 samad defektid terastoru siseseinal, mis leiti ülaltoodud toodangus.

Skeem 1 on esimene külmtõmbamine kuumvaltsitud vähendatud läbimõõduga ematorule ilma fosfaatimis- ja määrimisprotsessi läbi viimata. Määrdepuuduse tõttu on külmtõmbeprotsessi ajal vajalik koormus saavutanud külmtõmbemasina maksimaalse koormuse. Külm tõmbamise protsess on väga töömahukas. Terastoru raputamine ja hõõrdumine vormiga põhjustavad toru siseseinale ilmseid samme, mis näitab, et kui ematoru plastilisus on hea, kuigi määrimata joonisel on ebasoodne mõju, ei ole seda lihtne tekitada. põiki praod. Skeemil 2 tõmmatakse halvasti fosfaatunud ja määritud terastoru pidevalt külmtõmmatud ilma vahepealse pingevaba lõõmutamiseta, mille tulemuseks on sarnased põikipraod. Skeemil 3 ei leitud aga terastoru pideval külmtõmbamisel, millel on hea fosfaatimine ja määrimine ilma vahepealse pingevaba lõõmutamiseta, defekte, mis viitab esialgselt sellele, et põikpragude tekke peamiseks põhjuseks on halb määrimine. Skeemid 4 kuni 6 peavad muutma kuumtöötlemisprotsessi, tagades samal ajal hea määrimise ja selle tulemusel ei esinenud tõmbevigu, mis näitab, et vahepealne pinge leevendav lõõmutamine ei ole põikpragude tekkimisel domineeriv tegur. Skeemid 7 kuni 9 muudavad kuumtöötlusprotsessi, lühendades samal ajal fosfaatimis- ja määrimisaega poole võrra. Selle tulemusena on skeemide 7 ja 9 terastorudel raputusjooned ja skeemil 8 tekivad sarnased põikipraod.

Ülaltoodud võrdlev analüüs näitab, et põikipraod tekivad mõlemal juhul, kui on kehv määrimine + vahepealne lõõmutamine ja kehv määrimine + madal keskmine lõõmutamise temperatuur. Halva määrimise korral + hea vahepealne lõõmutamine, hea määrimine + vahepealne lõõmutamine ja hea määrimine + madal lõõmutamise keskmine temperatuur, ehkki ilmnevad raputusliini defektid, ei teki terastoru siseseinale põiklõhesid. Halb määrimine on põikipragude peamine põhjus ja halb vahepealne pingevaba lõõmutamine on lisapõhjus.

Kuna terastoru tõmbepinge on võrdeline hõõrdejõuga, põhjustab halb määrimine tõmbejõu suurenemist ja tõmbamiskiiruse vähenemist. Terastoru esmakordsel tõmbamisel on kiirus väike. Kui kiirus on teatud väärtusest madalam, see tähendab, et see jõuab hargnemispunkti, tekitab südamik iseergastatud vibratsiooni, mille tulemuseks on värinad. Ebapiisava määrimise korral suureneb oluliselt telghõõrdumine pinna (eriti sisepinna) metalli ja stantsi vahel tõmbamise ajal, mille tulemuseks on töökõvenemine. Kui terastoru järgnev pinge leevendamise lõõmutamise kuumtöötlustemperatuur on ebapiisav (näiteks katses määratud umbes 630 ℃) või lõõmutamist ei toimu, on pinnale kerge tekkida pragusid.

Teoreetiliste arvutuste kohaselt (madalaim ümberkristallimistemperatuur ≈ 0,4 × 1350 ℃) on 20# terase ümberkristallimistemperatuur umbes 610 ℃. Kui lõõmutamise temperatuur on rekristalliseerimistemperatuuri lähedal, ei saa terastoru täielikult ümber kristalliseeruda ja töökõvenemist ei kõrvaldata, mille tulemuseks on halb materjali plastilisus, metalli vool on hõõrdumise ajal blokeeritud ning metalli sisemine ja välimine kiht on tugevalt kahjustatud. deformeerunud ebaühtlaselt, tekitades sellega suure aksiaalse lisapinge. Selle tulemusena ületab terastoru sisepinna metalli aksiaalne pinge oma piiri, tekitades sellega pragusid.

5. Järeldus
Põikpragude tekkimine 20# õmblusteta terastoru siseseinale on põhjustatud tõmbamise ajal tekkinud halva määrimise ja ebapiisava vahepealse pingevaba lõõmutamise kuumtöötluse (või lõõmutamise puudumise) koosmõjust. Nende hulgas on peamiseks põhjuseks halb määrimine ja lisapõhjus on halb vahepealne pingevaba lõõmutamine (või lõõmutamine). Sarnaste defektide vältimiseks peaksid tootjad nõudma, et töökoja operaatorid järgiksid rangelt määrimis- ja kuumtöötlemisprotsessi asjakohaseid tehnilisi eeskirju tootmises. Lisaks, kuna rull-põhjaga pidevlõõmutusahi on pidev lõõmutusahi, kuigi selle laadimine ja mahalaadimine on mugav ja kiire, on ahjus raske kontrollida erineva spetsifikatsiooni ja suurusega materjalide temperatuuri ja kiirust. Kui seda ei rakendata rangelt vastavalt eeskirjadele, on lihtne põhjustada ebaühtlast lõõmutamistemperatuuri või liiga lühikest aega, mille tulemuseks on ebapiisav ümberkristallimine, mis põhjustab defekte järgnevas tootmises. Seetõttu peaksid tootjad, kes kasutavad kuumtöötlemiseks rull-põhjaga pideva lõõmutamise ahjusid, kontrollima kuumtöötluse erinevaid nõudeid ja tegelikke toiminguid.