20# saumaton teräsputki on materiaaliluokka, joka on määritelty GB3087-2008:ssa "Saumattomat teräsputket matala- ja keskipainekattiloihin". Se on korkealaatuinen hiilirakenneteräksinen saumaton teräsputki, joka soveltuu erilaisten matala- ja keskipainekattiloiden valmistukseen. Se on yleinen ja suurimääräinen teräsputkimateriaali. Kun kattilalaitteiden valmistaja valmisti matalan lämpötilan lämmityspatteria, havaittiin, että kymmenien putkiliitosten sisäpinnassa oli vakavia poikittaisia ​​halkeamia. Putkiliitoksen materiaali oli 20 terästä, jonka mitat olivat Φ57mm × 5mm. Tarkastimme halkeilevan teräsputken ja teimme sarjan kokeita vian toistamiseksi ja poikittaisen halkeaman syyn selvittämiseksi.

1. Halkeamien ominaisuusanalyysi
Halkeamien morfologia: Voidaan nähdä, että teräsputken pituussuunnassa on monia poikittaisia ​​halkeamia. Halkeamat on järjestetty siististi. Jokaisessa halkeamassa on aaltoileva piirre, jossa on pieni taipuma pituussuunnassa eikä pitkittäisiä naarmuja. Halkeaman ja teräsputken pinnan välillä on tietty taipumakulma ja tietty leveys. Halkeaman reunassa on oksideja ja hiilenpoistoa. Pohja on tylsä, eikä siinä ole merkkejä laajentumisesta. Matriisirakenne on normaali ferriitti + perliitti, joka on jakautunut nauhaksi ja jonka raekoko on 8. Halkeaman syy liittyy teräsputken sisäseinän ja sisämuotin väliseen kitkaan teräsputken valmistuksen aikana. teräsputki.

Halkeaman makroskooppisten ja mikroskooppisten morfologisten ominaisuuksien perusteella voidaan päätellä, että halkeama syntyi ennen teräsputken lopullista lämpökäsittelyä. Teräsputkessa käytetään Φ90 mm pyöreää putkiaihiota. Sen läpikäyvät tärkeimmät muovausprosessit ovat kuumarei'itys, kuumavalssaus ja halkaisijan pienentäminen sekä kaksi kylmävetoa. Erityinen prosessi on, että Φ90mm pyöreä putkiaihio valssataan Φ93mm × 5,8mm karkeaksi putkeksi, kuumavalssataan ja pienennetään Φ72mm × 6,2mm:iin. Peittauksen ja voitelun jälkeen suoritetaan ensimmäinen kylmäveto. Erittely kylmävedon jälkeen on Φ65mm × 5,5mm. Välihehkutuksen, peittauksen ja voitelun jälkeen suoritetaan toinen kylmäveto. Erittely kylmävedon jälkeen on Φ57mm × 5mm.

Tuotantoprosessianalyysin mukaan teräsputken sisäseinän ja sisämuotin väliseen kitkaan vaikuttavia tekijöitä ovat pääasiassa voitelun laatu ja ne liittyvät myös teräsputken plastisuuteen. Jos teräsputken plastisuus on huono, halkeamien syntymisen mahdollisuus kasvaa suuresti ja huono plastisuus liittyy välijännityksenpoistohehkutuslämpökäsittelyyn. Tämän perusteella päätellään, että halkeamia voi syntyä kylmävetoprosessissa. Lisäksi, koska halkeamat eivät ole suuressa määrin avoimia eikä niissä ole ilmeisiä merkkejä laajenemisesta, se tarkoittaa, että halkeamat eivät ole kokeneet sekundaarisen vedon muodonmuutoksen vaikutusta muodostumisen jälkeen, joten todennäköisimmin voidaan päätellä halkeamien syntymisajan tulisi olla toinen kylmävetoprosessi. Todennäköisimmin vaikuttavia tekijöitä ovat huono voitelu ja/tai huono jännityksenpoistohehkutus.

Halkeamien syyn selvittämiseksi tehtiin halkeamien lisääntymiskokeita yhteistyössä teräsputkivalmistajien kanssa. Yllä olevan analyysin perusteella suoritettiin seuraavat testit: Edellyttäen, että rei'itys- ja kuumavalssauksen halkaisijan pienennysprosessit pysyvät ennallaan, voitelu- ja/tai jännityksenpoistohehkutuksen lämpökäsittelyolosuhteita muutetaan ja vedetyt teräsputket tarkastetaan yritä toistaa samat viat.

2. Testisuunnitelma
Voiteluprosessia ja hehkutusprosessin parametreja muuttamalla ehdotetaan yhdeksää testisuunnitelmaa. Niistä normaali fosfatointi- ja voiteluaikavaatimus on 40 minuuttia, normaali jännityksenpoistohehkutuslämpötilavaatimus on 830 ℃ ja normaali eristysaikavaatimus on 20 minuuttia. Testausprosessissa käytetään 30t kylmävetoyksikköä ja rullapohjaista lämpökäsittelyuunia.

3. Testitulokset
Edellä mainituilla 9 kaaviolla valmistettujen teräsputkien tarkastuksessa havaittiin, että kaavioita 3, 4, 5 ja 6 lukuun ottamatta kaikissa muissa järjestelmissä oli eriasteisia täriseviä tai poikittaisia ​​halkeamia. Niiden joukossa kaaviossa 1 oli rengasmainen askel; kaavioissa 2 ja 8 oli poikittaisia ​​halkeamia ja halkeamien morfologia oli hyvin samanlainen kuin tuotannossa havaittu; kaaviot 7 ja 9 olivat ravistuneet, mutta poikittaisia ​​halkeamia ei löytynyt.

4. Analyysi ja keskustelu
Testisarjan avulla varmistettiin täysin, että teräsputkien kylmävetoprosessin aikana tapahtuvalla voitelulla ja jännityksenpoistohehkutuksella on ratkaiseva vaikutus valmiiden teräsputkien laatuun. Erityisesti kaavioissa 2 ja 8 toistettiin samat viat teräsputken sisäseinässä, jotka havaittiin edellä mainitussa tuotannossa.

Kaaviossa 1 suoritetaan kuumavalssatun halkaisijaltaan pienen emäputken ensimmäinen kylmäveto ilman fosfatointi- ja voiteluprosessia. Voitelun puutteen vuoksi kylmävetoprosessin aikana tarvittava kuorma on saavuttanut kylmävetokoneen maksimikuormituksen. Kylmävetoprosessi on erittäin työläs. Teräsputken ravistelu ja kitka muotin kanssa aiheuttavat selviä askelia putken sisäseinään, mikä osoittaa, että kun emoputken plastisuus on hyvä, vaikka voitelemattomalla vedolla on haitallinen vaikutus, sitä ei ole helppo aiheuttaa. poikittaiset halkeamat. Kaaviossa 2 teräsputkea, jossa on huono fosfatointi ja voitelu, kylmävedetään jatkuvasti ilman jännityksenpoistohehkutusta, mikä johtaa samanlaisiin poikittaisiin halkeamiin. Kaaviossa 3 ei kuitenkaan havaittu puutteita teräsputken jatkuvassa kylmävetossa hyvällä fosfatoitumisella ja voitelulla ilman välivaiheen jännityksenpoistohehkutusta, mikä alustavasti viittaa siihen, että huono voitelu on suurin syy poikittaishalkeamiin. Kaavioissa 4-6 on tarkoitus muuttaa lämpökäsittelyprosessia samalla kun varmistetaan hyvä voitelu, eikä sen seurauksena syntynyt vetovirheitä, mikä osoittaa, että jännityksenpoistohehkutus ei ole hallitseva tekijä, joka johtaa poikittaishalkeamien esiintymiseen. Kaavioissa 7-9 muutetaan lämpökäsittelyprosessia ja lyhennetään fosfatointi- ja voiteluaikaa puoleen. Tämän seurauksena kaavioiden 7 ja 9 teräsputkissa on tärinälinjat ja kaavio 8 tuottaa samanlaisia ​​poikittaisia ​​halkeamia.

Yllä oleva vertaileva analyysi osoittaa, että poikittaisia ​​halkeamia esiintyy molemmissa tapauksissa, joissa hehkutus on huono + ei välihehkutusta ja huono voitelu + matala keskihehkutuslämpötila. Tapauksissa, joissa voitelu on huono + hyvä välihehkutus, hyvä voitelu + ei välihehkutusta ja hyvä voitelu + matala keskihehkutuslämpötila, vaikka tärinälinjassa esiintyy vikoja, poikittaisia ​​halkeamia ei esiinny teräsputken sisäseinässä. Huono voitelu on pääasiallinen syy poikittaishalkeamiin, ja huono väliaikainen jännityksenpoistohehkutus on lisäsyy.

Koska teräsputken vetojännitys on verrannollinen kitkavoimaan, huono voitelu johtaa vetovoiman kasvuun ja vetonopeuden pienenemiseen. Nopeus on alhainen, kun teräsputki vedetään ensimmäisen kerran. Jos nopeus on pienempi kuin tietty arvo, eli se saavuttaa haaroittumispisteen, kara tuottaa itseherätetyn värähtelyn, mikä johtaa tärinälinjoihin. Riittämättömän voitelun tapauksessa pinnan (erityisesti sisäpinnan) metallin ja muotin välinen aksiaalinen kitka kasvaa huomattavasti vedon aikana, mikä johtaa työkarkaisuun. Jos teräsputken myöhempi jännityksenpoistohehkutuksen lämpökäsittelylämpötila on riittämätön (esim. testissä asetettu noin 630 ℃) tai ei hehkutusta, on helppo aiheuttaa pintahalkeamia.

Teoreettisten laskelmien mukaan (alin uudelleenkiteytyslämpötila ≈ 0,4 × 1350 ℃) 20# teräksen uudelleenkiteytyslämpötila on noin 610 ℃. Jos hehkutuslämpötila on lähellä uudelleenkiteytyslämpötilaa, teräsputki ei kiteydy kokonaan uudelleen, eikä työkarkaisu poistu, mikä johtaa huonoon materiaalin plastisuuteen, metallin virtaus estyy kitkan aikana ja metallin sisä- ja ulkokerrokset ovat vakavasti. muotoutuu epätasaisesti, mikä synnyttää suuren aksiaalisen lisäjännityksen. Tämän seurauksena teräsputken sisäpinnan metallin aksiaalinen jännitys ylittää rajansa, jolloin syntyy halkeamia.

5. Johtopäätös
Poikittaishalkeamien syntyminen 20#:n saumattoman teräsputken sisäseinään johtuu vedon aikana tapahtuneen huonon voitelun ja riittämättömän välitason jännityksenpoistohehkutuksen lämpökäsittelyn (tai ilman hehkutuksen) yhteisvaikutuksesta. Niiden joukossa huono voitelu on pääsyy, ja huono väliaikainen jännityksenpoistohehkutus (tai ei hehkutusta) on ylimääräinen syy. Samankaltaisten vikojen välttämiseksi valmistajien tulee vaatia konepajan käyttäjiä noudattamaan tiukasti tuotannossa tapahtuvaa voitelu- ja lämpökäsittelyprosessia koskevia teknisiä määräyksiä. Lisäksi, koska rullapohjainen jatkuvahehkutusuuni on jatkuva hehkutusuuni, vaikka se onkin kätevä ja nopea ladata ja purkaa, on uunissa vaikeaa hallita eri spesifikaatioiden ja -kokoisten materiaalien lämpötilaa ja nopeutta. Jos sitä ei toteuteta tiukasti määräysten mukaisesti, on helppo aiheuttaa epätasaista hehkutuslämpötilaa tai liian lyhyttä aikaa, mikä johtaa riittämättömään uudelleenkiteytymiseen, mikä johtaa virheisiin myöhemmässä tuotannossa. Siksi valmistajien, jotka käyttävät lämpökäsittelyyn rullapohjaisia ​​jatkuvatoimisia hehkutusuuneja, tulisi valvoa lämpökäsittelyn erilaisia ​​vaatimuksia ja todellisia toimintoja.