O tubo de aceiro sen costura 20# é o grao de material especificado en GB3087-2008 "Tubos de aceiro sen costura para caldeiras de baixa e media presión". É un tubo de aceiro estrutural sen costura de aceiro ao carbono de alta calidade axeitado para a fabricación de varias caldeiras de baixa e media presión. É un material de tubos de aceiro común e de gran volume. Cando un fabricante de equipos de caldeira estaba a fabricar un cabezal de recalentador a baixa temperatura, descubriuse que había graves defectos transversais de fendas na superficie interna de decenas de xuntas de tubos. O material da unión do tubo era de aceiro 20 cunha especificación de Φ57mm × 5mm. Inspeccionamos o tubo de aceiro rachado e realizamos unha serie de probas para reproducir o defecto e descubrir a causa da greta transversal.

1. Análise de características de crack
Morfoloxía da greta: pódese observar que hai moitas gretas transversais distribuídas ao longo da dirección lonxitudinal do tubo de aceiro. As fendas están ordenadas. Cada fenda ten unha característica ondulada, cunha lixeira deflexión na dirección lonxitudinal e sen arañazos lonxitudinais. Hai un certo ángulo de deflexión entre a fenda e a superficie do tubo de aceiro e un certo ancho. Hai óxidos e descarburación no bordo da fenda. O fondo é romo e non hai signos de expansión. A estrutura da matriz é normal de ferrita + perlita, que se distribúe nunha banda e ten un tamaño de gran de 8. A causa da greta está relacionada coa fricción entre a parede interna do tubo de aceiro e o molde interior durante a produción do tubo de aceiro.

Segundo as características morfolóxicas macroscópicas e microscópicas da fenda, pódese inferir que a fenda se xerou antes do tratamento térmico final da tubaxe de aceiro. O tubo de aceiro usa un tocho de tubo redondo de Φ90 mm. Os principais procesos de conformación que sofre son a perforación en quente, a laminación en quente e a redución de diámetro, e dous estirados en frío. O proceso específico é que o tocho de tubo redondo de Φ90 mm envólvese nun tubo rugoso de Φ93 mm × 5,8 mm, e despois laminado en quente e redúcese a Φ72 mm × 6,2 mm. Despois do decapado e da lubricación, realízase o primeiro debuxo en frío. A especificación despois do debuxo en frío é Φ65 mm × 5,5 mm. Despois do recocido intermedio, o decapado e a lubricación, realízase o segundo estirado en frío. A especificación despois do debuxo en frío é Φ57mm × 5mm.

Segundo a análise do proceso de produción, os factores que afectan a fricción entre a parede interna do tubo de aceiro e a matriz interior son principalmente a calidade da lubricación e tamén están relacionados coa plasticidade do tubo de aceiro. Se a plasticidade do tubo de aceiro é pobre, a posibilidade de debuxar rachaduras aumentará moito e a mala plasticidade está relacionada co tratamento térmico de recocido de alivio de tensión intermedio. En base a isto, dedúcese que as gretas poden xerarse no proceso de debuxo en frío. Ademais, debido a que as gretas non están abertas en gran medida e non hai ningún signo obvio de expansión, isto significa que as gretas non experimentaron a influencia da deformación secundaria do debuxo despois de formarse, polo que se infire ademais que o máis probable o momento de que se xeren as gretas debería ser o segundo proceso de debuxo en frío. Os factores máis probables que inflúen son unha mala lubricación e/ou un mal recocido para aliviar a tensión.

Para determinar a causa das gretas, realizáronse probas de reprodución de fendas en cooperación cos fabricantes de tubos de aceiro. En base á análise anterior, realizáronse as seguintes probas: A condición de que os procesos de perforación e redución do diámetro de laminación en quente permanezan inalterados, cámbianse as condicións de lubricación e/ou tratamento térmico de recocido de alivio de tensións e inspeccione os tubos de aceiro estirados para tentar reproducir os mesmos defectos.

2. Plan de proba
Propóñense nove plans de proba modificando o proceso de lubricación e os parámetros do proceso de recocido. Entre eles, o requisito de tempo normal de fosfatado e lubricación é de 40 min, o requisito de temperatura de recocido de alivio de tensión intermedia normal é de 830 ℃ e o requisito de tempo de illamento normal é de 20 min. O proceso de proba utiliza unha unidade de estirado en frío de 30 t e un forno de tratamento térmico de fondo de rolos.

3. Resultados das probas
A través da inspección dos tubos de aceiro producidos polos 9 esquemas anteriores, comprobouse que, excepto os esquemas 3, 4, 5 e 6, outros esquemas presentaban fisuras de tremores ou transversais en diferentes graos. Entre eles, o esquema 1 tiña un paso anular; os esquemas 2 e 8 tiñan gretas transversais, e a morfoloxía da greta era moi semellante á que se atopa na produción; os esquemas 7 e 9 sacudiran, pero non se atoparon fendas transversais.

4. Análise e discusión
A través dunha serie de probas, comprobouse plenamente que a lubricación e o recocido de alivio de tensión intermedio durante o proceso de estirado en frío dos tubos de aceiro teñen un impacto vital na calidade dos tubos de aceiro acabados. En particular, os esquemas 2 e 8 reproducían os mesmos defectos na parede interior do tubo de aceiro atopados na produción anterior.

O esquema 1 consiste en realizar o primeiro estirado en frío sobre o tubo nai laminado en quente de diámetro reducido sen realizar o proceso de fosfatación e lubricación. Debido á falta de lubricación, a carga necesaria durante o proceso de debuxo en frío alcanzou a carga máxima da máquina de estirado en frío. O proceso de debuxo en frío é moi laborioso. A sacudida do tubo de aceiro e a fricción co molde provocan pasos obvios na parede interior do tubo, o que indica que cando a plasticidade do tubo nai é boa, aínda que o debuxo sen lubricar ten un efecto adverso, non é fácil de provocar. fendas transversais. No Esquema 2, o tubo de aceiro con fosfatado e lubricación deficiente é estirado continuamente en frío sen recocido de alivio de tensión intermedio, o que resulta en gretas transversais similares. Non obstante, no Esquema 3, non se atoparon defectos no estirado continuo en frío do tubo de aceiro cunha boa fosfatación e lubricación sen recocido de alivio de tensión intermedio, o que indica preliminarmente que a mala lubricación é a principal causa de gretas transversais. Os esquemas 4 a 6 son cambiar o proceso de tratamento térmico ao tempo que se garante unha boa lubricación e, como resultado, non se produciron defectos de estirado, o que indica que o recocido de alivio de tensión intermedio non é o factor dominante que conduce á aparición de gretas transversais. Os esquemas 7 a 9 cambian o proceso de tratamento térmico ao tempo que acurtan o tempo de fosfatado e lubricación á metade. Como resultado, os tubos de aceiro dos esquemas 7 e 9 teñen liñas de axitación e o esquema 8 produce fendas transversais similares.

A análise comparativa anterior mostra que se producirán gretas transversais en ambos os casos de mala lubricación + sen recocido intermedio e mala lubricación + baixa temperatura de recocido intermedia. Nos casos de mala lubricación + bo recocido intermedio, boa lubricación + sen recocido intermedio e boa lubricación + baixa temperatura de recocido intermedia, aínda que se producirán defectos na liña de axitación, non se producirán gretas transversais na parede interior do tubo de aceiro. A mala lubricación é a principal causa das gretas transversais, e un mal recocido de alivio de tensión intermedia é a causa auxiliar.

Dado que a tensión de estirado do tubo de aceiro é proporcional á forza de rozamento, unha mala lubricación levará a un aumento da forza de estirado e unha diminución da taxa de estirado. A velocidade é baixa cando se tira o tubo de aceiro por primeira vez. Se a velocidade é inferior a un determinado valor, é dicir, alcanza o punto de bifurcación, o mandril producirá vibración autoexcitada, o que provocará liñas de axitación. No caso dunha lubricación insuficiente, a fricción axial entre o metal da superficie (especialmente a superficie interna) e a matriz durante o estirado aumenta moito, o que provoca un endurecemento por traballo. Se a temperatura do tratamento térmico do recocido de alivio de tensións posterior do tubo de aceiro é insuficiente (como uns 630 ℃ establecidos na proba) ou non se recoñe, é fácil provocar gretas na superficie.

Segundo os cálculos teóricos (a temperatura de recristalización máis baixa ≈ 0,4 × 1350 ℃), a temperatura de recristalización do aceiro 20# é duns 610 ℃. Se a temperatura de recocido é próxima á temperatura de recristalización, o tubo de aceiro non se recristaliza completamente e non se elimina o endurecemento do traballo, o que provoca unha mala plasticidade do material, o fluxo de metal bloquearase durante a fricción e as capas internas e externas de metal están severamente. deformado de forma desigual, xerando así un gran esforzo axial adicional. Como resultado, a tensión axial do metal da superficie interna do tubo de aceiro supera o seu límite, xerando gretas.

5. Conclusión
A xeración de fendas transversais na parede interior dun tubo de aceiro sen costura 20# é causada polo efecto combinado dunha mala lubricación durante o estirado e un tratamento térmico de recocido de alivio de tensión intermedio insuficiente (ou sen recocido). Entre eles, a mala lubricación é a causa principal, e o mal recocido intermedio de alivio de tensión (ou sen recocido) é a causa auxiliar. Para evitar defectos similares, os fabricantes deben esixir aos operadores dos talleres que sigan estrictamente as normas técnicas pertinentes do proceso de lubricación e tratamento térmico na produción. Ademais, dado que o forno de recocido continuo con fondo de rolo é un forno de recocido continuo, aínda que é cómodo e rápido de cargar e descargar, é difícil controlar a temperatura e a velocidade dos materiais de diferentes especificacións e tamaños no forno. Se non se aplica estritamente segundo a normativa, é fácil provocar unha temperatura de recocido irregular ou un tempo demasiado curto, o que provoca unha recristalización insuficiente, o que provoca defectos na produción posterior. Polo tanto, os fabricantes que usan fornos de recocido continuo con fondo de rolo para o tratamento térmico deben controlar os distintos requisitos e as operacións reais do tratamento térmico.