A 20# varrat nélküli acélcső a GB3087-2008 „Varrat nélküli acélcsövek alacsony és közepes nyomású kazánokhoz” szabványban meghatározott anyagminőség. Kiváló minőségű szénszerkezeti acél varrat nélküli acélcső, amely alkalmas különféle kis- és középnyomású kazánok gyártására. Elterjedt és nagy volumenű acélcsőanyag. Amikor egy kazángyártó alacsony hőmérsékletű fűtőfejet gyártott, kiderült, hogy több tucat csőkötés belső felületén súlyos keresztirányú repedések vannak. A csőkötés anyaga 20 acél volt, Φ57 mm × 5 mm specifikációval. Megvizsgáltuk a repedt acélcsövet, és egy sor tesztet végeztünk a hiba reprodukálására és a keresztirányú repedés okának kiderítésére.

1. Repedési jellemzők elemzése
Repedésmorfológia: Látható, hogy az acélcső hosszirányában sok keresztirányú repedés található. A repedések szépen vannak elrendezve. Mindegyik repedés hullámos, hosszanti irányban enyhe elhajlás és hosszirányú karcolások nélkül. A repedés és az acélcső felülete között egy bizonyos elhajlási szög és egy bizonyos szélesség van. A repedés szélén oxidok és dekarbonizáció található. Az alja tompa, tágulásnak nyoma sincs. A mátrix szerkezete normál ferrit + perlit, amely sávban oszlik el, és szemcsemérete 8. A repedés oka az acélcső belső fala és a belső forma közötti súrlódás az acélcső gyártása során. acélcső.

A repedés makroszkopikus és mikroszkopikus morfológiai jellemzői alapján arra lehet következtetni, hogy a repedés az acélcső végső hőkezelése előtt keletkezett. Az acélcső Φ90 mm-es kerek csőtuskót használ. A fő alakítási folyamatok a forró perforáció, a meleghengerlés és az átmérőcsökkentés, valamint két hideg húzás. A konkrét eljárás az, hogy a Φ90 mm-es kerek csőtuskót Φ93 mm × 5,8 mm-es durva csővé hengereljük, majd melegen hengereljük, és Φ72 mm × 6,2 mm-re csökkentik. Pácolás és kenés után megtörténik az első hideghúzás. A hidegrajz utáni specifikáció Φ65mm × 5,5mm. A közbenső izzítás, pácolás és kenés után a második hideghúzást hajtják végre. A hidegrajz utáni specifikáció Φ57mm × 5mm.

A gyártási folyamat elemzése szerint az acélcső belső fala és a belső szerszám közötti súrlódást befolyásoló tényezők főként a kenés minősége, valamint az acélcső plaszticitásával is összefüggenek. Ha az acélcső plaszticitása gyenge, nagymértékben megnő a húzórepedések lehetősége, a gyenge plaszticitás pedig a közbenső feszültségmentesítő izzítási hőkezeléssel függ össze. Ez alapján arra következtethetünk, hogy a repedések a hideghúzás során keletkezhetnek. Ezen túlmenően, mivel a repedések nem nagymértékben nyitottak, és nincs nyilvánvaló kitágulás jele, ez azt jelenti, hogy a repedések nem tapasztalták a másodlagos húzási deformáció hatását a kialakulásuk után, így további következtetésre jut, hogy a legvalószínűbb A repedések keletkezésének ideje a második hideghúzási eljárás. A legvalószínűbb befolyásoló tényezők a rossz kenés és/vagy a rossz feszültségmentesítő izzítás.

A repedések okának megállapítására acélcsőgyártókkal együttműködve repedés-reprodukciós vizsgálatokat végeztünk. A fenti elemzés alapján a következő vizsgálatokat végeztük el: A perforálási és meleghengerlési átmérőcsökkentési folyamatok változatlansága mellett a kenési és/vagy feszültségmentesítési hőkezelési feltételek megváltoznak, és a húzott acélcsöveket ellenőrizzük, próbálja meg reprodukálni ugyanazokat a hibákat.

2. Tesztterv
Kilenc vizsgálati tervet javasolunk a kenési folyamat és a lágyítási folyamat paramétereinek megváltoztatásával. Ezek közül a normál foszfátozási és kenési időigény 40 perc, a normál közbenső feszültségcsökkentési hőkezelési hőmérséklet 830 ℃, és a normál szigetelési idő 20 perc. A vizsgálati folyamat egy 30 tonnás hideghúzó egységet és egy görgős fenekű hőkezelő kemencét használ.

3. Vizsgálati eredmények
A fenti 9 séma szerint gyártott acélcsövek vizsgálata során kiderült, hogy a 3., 4., 5. és 6. sémák kivételével más sémák mindegyikén különböző mértékű rázkódás vagy keresztirányú repedések voltak. Közülük az 1. séma gyűrűs lépcsővel rendelkezik; a 2. és 8. sémán keresztirányú repedések voltak, és a repedés morfológiája nagyon hasonló volt a gyártás során tapasztaltakhoz; a 7. és 9. séma megremegett, de keresztirányú repedéseket nem találtak.

4. Elemzés és megbeszélés
Vizsgálatok sorozata során teljes mértékben bebizonyosodott, hogy az acélcsövek hideghúzási folyamata során a kenés és a közbenső feszültségmentesítő izzítás létfontosságú hatással van a kész acélcsövek minőségére. Különösen a 2. és 8. séma ugyanazokat a hibákat reprodukálta az acélcső belső falán, amelyeket a fenti gyártás során találtak.

Az 1. séma szerint a melegen hengerelt, csökkentett átmérőjű anyacső első hideghúzását a foszfátozási és kenési folyamat elvégzése nélkül hajtják végre. A kenés hiánya miatt a hideghúzás során szükséges terhelés elérte a hideghúzó gép maximális terhelését. A hideghúzás nagyon munkaigényes. Az acélcső rázása és a formával való súrlódás nyilvánvaló lépéseket okoz a cső belső falán, jelezve, hogy ha az anyacső jó plaszticitása, bár a kenéstelen húzás kedvezőtlenül hat, nem könnyű előidézni. keresztirányú repedések. A 2. sémában a gyenge foszfátozással és kenéssel rendelkező acélcsövet folyamatosan hidegen húzzák, közbenső feszültségcsökkentő izzítás nélkül, ami hasonló keresztirányú repedéseket eredményez. A 3. sémában azonban nem találtunk hibát az acélcső folyamatos hideghúzásánál, jó foszfátozással és kenéssel, közbenső feszültségcsökkentő izzítás nélkül, ami előzetesen azt jelzi, hogy a keresztirányú repedések fő oka a rossz kenés. A 4–6. sémák a hőkezelési folyamat megváltoztatását célozzák, miközben biztosítják a jó kenést, és ennek eredményeként nem fordult elő húzási hiba, ami azt jelzi, hogy a közbenső feszültségmentesítő izzítás nem a domináns tényező, amely a keresztirányú repedések kialakulásához vezet. A 7–9. séma megváltoztatja a hőkezelési folyamatot, miközben felére csökkenti a foszfátozási és kenési időt. Ennek eredményeként a 7. és 9. séma szerinti acélcsöveken rázóvonalak vannak, és a 8. séma hasonló keresztirányú repedéseket okoz.

A fenti összehasonlító elemzés azt mutatja, hogy keresztirányú repedések keletkeznek mindkét esetben rossz kenés + nincs közbenső izzítás és gyenge kenés + alacsony közbenső lágyítási hőmérséklet. Rossz kenés + jó közbenső izzítás, jó kenés + nincs közbenső izzítás és jó kenés + alacsony közepes hőkezelési hőmérséklet esetén, bár előfordulnak rázóvonali hibák, keresztirányú repedések nem keletkeznek az acélcső belső falán. A keresztirányú repedések fő oka a rossz kenés, a járulékos ok pedig a rossz köztes feszültségmentesítő izzítás.

Mivel az acélcső húzófeszültsége arányos a súrlódási erővel, a rossz kenés a húzóerő növekedéséhez és a húzási sebesség csökkenéséhez vezet. A sebesség alacsony az acélcső első meghúzásakor. Ha a fordulatszám egy bizonyos értéknél kisebb, azaz eléri a bifurkációs pontot, akkor a tüske öngerjesztett rezgést kelt, ami rázási vonalakat eredményez. Nem megfelelő kenés esetén a húzás során a fém felülete (különösen a belső felülete) és a szerszám között jelentősen megnő az axiális súrlódás, ami munkakeményedést eredményez. Ha az acélcső ezt követő feszültségmentesítési hőkezelési hőmérséklete nem megfelelő (mint például a tesztben beállított körülbelül 630 ℃), vagy nincs izzítás, könnyen előfordulhat felületi repedés.

Az elméleti számítások szerint (a legalacsonyabb átkristályosítási hőmérséklet ≈ 0,4 × 1350 ℃) a 20 # acél átkristályosítási hőmérséklete körülbelül 610 ℃. Ha az izzítási hőmérséklet közel van az újrakristályosodási hőmérséklethez, az acélcső nem képes teljesen átkristályosodni, és a keményedés nem szűnik meg, ami az anyag gyengébb plaszticitását, a fémáramlást a súrlódás során blokkolja, valamint a fém belső és külső rétegei súlyosan károsodnak. egyenetlenül deformálódnak, ezáltal nagy axiális többletfeszültség keletkezik. Ennek eredményeként az acélcső belső felületi fémének axiális feszültsége meghaladja a határértékét, ezáltal repedések keletkeznek.

5. Következtetés
A 20#-os varrat nélküli acélcső belső falán keresztirányú repedések keletkezését a húzás közbeni rossz kenés és az elégtelen közbenső feszültségcsökkentő izzítási hőkezelés (vagy az izzítás hiánya) együttes hatása okozza. Közülük a rossz kenés a fő ok, és a rossz köztes feszültségcsökkentő lágyítás (vagy a lágyítás hiánya) a kiegészítő ok. A hasonló hibák elkerülése érdekében a gyártóknak meg kell követelniük a műhelyek üzemeltetőitől, hogy szigorúan tartsák be a gyártás során a kenési és hőkezelési folyamat vonatkozó műszaki előírásait. Ezen túlmenően, mivel a görgős fenekű folyamatos izzító kemence egy folyamatos izzító kemence, bár kényelmes és gyors a be- és kirakodása, nehéz szabályozni a különböző specifikációjú és méretű anyagok hőmérsékletét és sebességét a kemencében. Ha nem szigorúan az előírásoknak megfelelően hajtják végre, könnyen előfordulhat, hogy egyenetlen izzítási hőmérsékletet vagy túl rövid ideig tart, ami elégtelen átkristályosítást eredményez, ami a későbbi gyártás hibáihoz vezet. Ezért azoknak a gyártóknak, akik hengeres fenekű folyamatos izzítókemencéket használnak hőkezelésre, ellenőrizniük kell a hőkezelés különféle követelményeit és tényleges műveleteit.