Pipa baja seamless 20# adalah kelas material yang ditentukan dalam GB3087-2008 “Pipa baja seamless untuk boiler bertekanan rendah dan menengah”. Ini adalah pipa baja mulus baja struktural karbon berkualitas tinggi yang cocok untuk pembuatan berbagai boiler bertekanan rendah dan bertekanan sedang. Ini adalah material pipa baja yang umum dan bervolume besar. Ketika produsen peralatan boiler memproduksi header reheater suhu rendah, ditemukan adanya cacat retak melintang yang serius pada permukaan bagian dalam dari lusinan sambungan pipa. Material sambungan pipa adalah baja 20 dengan spesifikasi Φ57mm×5mm. Kami memeriksa pipa baja yang retak dan melakukan serangkaian pengujian untuk mereproduksi cacat dan mengetahui penyebab retakan melintang.

1. Analisis fitur retak
Morfologi retakan: Terlihat banyak retakan melintang yang tersebar sepanjang arah memanjang pipa baja. Retakannya tersusun rapi. Setiap retakan mempunyai ciri bergelombang, dengan sedikit defleksi pada arah memanjang dan tidak ada goresan memanjang. Terdapat sudut defleksi tertentu antara retakan dengan permukaan pipa baja dan lebar tertentu. Ada oksida dan dekarburisasi di tepi retakan. Bagian bawahnya tumpul dan tidak ada tanda-tanda pemuaian. Struktur matriksnya adalah ferit + perlit normal, yang terdistribusi dalam bentuk pita dan memiliki ukuran butir 8. Penyebab retakan terkait dengan gesekan antara dinding bagian dalam pipa baja dan cetakan bagian dalam selama produksi. pipa baja.

Berdasarkan karakteristik morfologi makroskopis dan mikroskopis retakan, dapat disimpulkan bahwa retakan tersebut terjadi sebelum perlakuan panas akhir pada pipa baja. Pipa baja menggunakan billet tabung bundar Φ90mm. Proses pembentukan utama yang dialaminya adalah perforasi panas, pengerolan panas dan pengurangan diameter, serta dua gambar dingin. Proses spesifiknya adalah billet tabung bundar Φ90mm digulung menjadi tabung kasar Φ93mm×5.8mm, lalu digulung panas dan direduksi menjadi Φ72mm×6.2mm. Setelah pengawetan dan pelumasan, gambar dingin pertama dilakukan. Spesifikasi setelah gambar dingin adalah Φ65mm×5.5mm. Setelah anil menengah, pengawetan, dan pelumasan, penarikan dingin kedua dilakukan. Spesifikasi setelah gambar dingin adalah Φ57mm×5mm.

Berdasarkan analisis proses produksi, faktor-faktor yang mempengaruhi gesekan antara dinding bagian dalam pipa baja dan cetakan bagian dalam terutama adalah kualitas pelumasan dan juga berkaitan dengan plastisitas pipa baja. Jika plastisitas pipa baja buruk, kemungkinan terjadinya retakan akan sangat meningkat, dan plastisitas yang buruk berhubungan dengan perlakuan panas anil pelepas tegangan menengah. Berdasarkan hal ini, disimpulkan bahwa retakan mungkin terjadi pada proses penarikan dingin. Selain itu, karena retakan tersebut tidak terbuka sebagian besar dan tidak terdapat tanda-tanda pemuaian yang jelas, berarti retakan tersebut tidak mengalami pengaruh deformasi gambar sekunder setelah terbentuk, sehingga disimpulkan lebih lanjut bahwa yang paling mungkin. waktu terjadinya retakan harus merupakan proses cold drawing yang kedua. Faktor yang paling mungkin mempengaruhi adalah pelumasan yang buruk dan/atau anil pelepas stres yang buruk.

Untuk mengetahui penyebab keretakan, dilakukan uji reproduksi retak bekerja sama dengan produsen pipa baja. Berdasarkan analisis di atas, pengujian berikut dilakukan: Di bawah kondisi bahwa proses perforasi dan pengurangan diameter canai panas tetap tidak berubah, kondisi perlakuan panas pelumasan dan/atau pelepas tegangan diubah, dan pipa baja yang ditarik diperiksa untuk mencoba mereproduksi cacat yang sama.

2. Rencana pengujian
Sembilan rencana pengujian diusulkan dengan mengubah parameter proses pelumasan dan proses anil. Diantaranya, persyaratan waktu fosfat dan pelumasan normal adalah 40 menit, persyaratan suhu anil pelepas tegangan menengah normal adalah 830℃, dan persyaratan waktu isolasi normal adalah 20 menit. Proses pengujian menggunakan unit cold drawing 30t dan tungku perlakuan panas roller bottom.

3. Hasil tes
Melalui pemeriksaan pipa baja yang dihasilkan oleh 9 skema di atas, ditemukan bahwa kecuali skema 3, 4, 5, dan 6, skema lainnya semuanya mengalami guncangan atau retakan melintang dengan derajat yang berbeda-beda. Diantaranya, skema 1 memiliki langkah melingkar; skema 2 dan 8 memiliki retakan melintang, dan morfologi retakan sangat mirip dengan yang ditemukan di produksi; skema 7 dan 9 terguncang, namun tidak ditemukan retakan melintang.

4. Analisis dan pembahasan
Melalui serangkaian pengujian, telah diverifikasi sepenuhnya bahwa pelumasan dan anil pelepas tegangan menengah selama proses penarikan dingin pipa baja memiliki dampak penting pada kualitas pipa baja jadi. Secara khusus, skema 2 dan 8 mereproduksi cacat yang sama pada dinding bagian dalam pipa baja yang ditemukan pada produksi di atas.

Skema 1 adalah melakukan penarikan dingin pertama pada tabung induk canai panas berdiameter kecil tanpa melakukan proses fosfat dan pelumasan. Akibat kurangnya pelumasan, beban yang dibutuhkan pada proses cold drawing telah mencapai beban maksimal mesin cold drawing. Proses menggambar dingin sangat melelahkan. Guncangan pipa baja dan gesekan dengan cetakan menyebabkan langkah-langkah yang jelas pada dinding bagian dalam tabung, menunjukkan bahwa ketika plastisitas tabung induk baik, meskipun gambar yang tidak dilumasi memiliki efek buruk, hal ini tidak mudah menyebabkan retakan melintang. Dalam Skema 2, pipa baja dengan fosfat dan pelumasan yang buruk terus menerus ditarik dingin tanpa anil pelepas tegangan menengah, yang mengakibatkan retakan melintang serupa. Namun, pada Skema 3, tidak ada cacat yang ditemukan pada penarikan dingin terus menerus dari pipa baja dengan fosfat dan pelumasan yang baik tanpa anil pelepas tegangan menengah, yang pada awalnya menunjukkan bahwa pelumasan yang buruk adalah penyebab utama retakan melintang. Skema 4 hingga 6 adalah mengubah proses perlakuan panas sambil memastikan pelumasan yang baik, dan tidak terjadi cacat gambar, yang menunjukkan bahwa anil pelepas tegangan menengah bukanlah faktor dominan yang menyebabkan terjadinya retakan melintang. Skema 7 hingga 9 mengubah proses perlakuan panas sekaligus memperpendek waktu fosfat dan pelumasan hingga setengahnya. Akibatnya, pipa baja Skema 7 dan 9 memiliki garis goyang, dan Skema 8 menghasilkan retakan melintang serupa.

Analisis komparatif di atas menunjukkan bahwa retakan melintang akan terjadi pada kedua kasus pelumasan yang buruk + tidak adanya anil perantara dan pelumasan yang buruk + suhu anil menengah yang rendah. Dalam kasus pelumasan yang buruk + anil menengah yang baik, pelumasan yang baik + tidak ada anil menengah, dan pelumasan yang baik + suhu anil menengah yang rendah, meskipun akan terjadi cacat garis goyang, retakan melintang tidak akan terjadi pada dinding bagian dalam pipa baja. Pelumasan yang buruk adalah penyebab utama retakan melintang, dan anil pelepas tegangan menengah yang buruk adalah penyebab tambahannya.

Karena tegangan penarikan pipa baja sebanding dengan gaya gesekan, pelumasan yang buruk akan menyebabkan peningkatan gaya penarikan dan penurunan laju penarikan. Kecepatannya rendah saat pipa baja ditarik pertama kali. Jika kecepatannya lebih rendah dari nilai tertentu, yaitu mencapai titik bifurkasi, maka mandrel akan menghasilkan getaran eksitasi sendiri yang mengakibatkan garis goyang. Jika pelumasan tidak mencukupi, gesekan aksial antara permukaan (terutama permukaan bagian dalam) logam dan cetakan selama penarikan akan sangat meningkat, sehingga terjadi pengerasan kerja. Jika suhu perlakuan panas anil pelepas tegangan berikutnya pada pipa baja tidak mencukupi (misalnya sekitar 630℃ yang ditetapkan dalam pengujian) atau tidak ada anil, maka akan mudah menyebabkan retakan permukaan.

Menurut perhitungan teoritis (suhu rekristalisasi terendah ≈ 0,4×1350℃), suhu rekristalisasi baja 20# adalah sekitar 610℃. Jika suhu anil mendekati suhu rekristalisasi, pipa baja gagal mengkristal ulang sepenuhnya, dan pengerasan kerja tidak dihilangkan, mengakibatkan plastisitas material yang buruk, aliran logam terhambat selama gesekan, dan lapisan dalam dan luar logam sangat parah. mengalami deformasi yang tidak merata, sehingga menghasilkan tegangan tambahan aksial yang besar. Akibatnya tegangan aksial logam permukaan bagian dalam pipa baja melebihi batasnya sehingga menimbulkan retakan.

5. Kesimpulan
Timbulnya retakan melintang pada dinding bagian dalam pipa baja seamless 20# disebabkan oleh efek gabungan dari pelumasan yang buruk selama penarikan dan perlakuan panas anil pelepas tegangan menengah yang tidak mencukupi (atau tidak adanya anil). Diantaranya, pelumasan yang buruk adalah penyebab utama, dan anil pelepas stres menengah yang buruk (atau tidak adanya anil) adalah penyebab tambahan. Untuk menghindari cacat serupa, produsen harus mewajibkan operator bengkel untuk secara ketat mengikuti peraturan teknis terkait proses pelumasan dan perlakuan panas dalam produksi. Selain itu, karena tungku anil kontinyu roller-bottom adalah tungku anil kontinyu, meskipun nyaman dan cepat untuk memuat dan membongkar, sulit untuk mengontrol suhu dan kecepatan bahan dengan spesifikasi dan ukuran berbeda di dalam tungku. Jika tidak diterapkan secara ketat sesuai peraturan, akan mudah menyebabkan suhu anil tidak merata atau waktu anil terlalu singkat, sehingga rekristalisasi tidak mencukupi, sehingga menyebabkan cacat pada produksi berikutnya. Oleh karena itu, produsen yang menggunakan tungku anil kontinyu roller-bottom untuk perlakuan panas harus mengontrol berbagai persyaratan dan pengoperasian perlakuan panas yang sebenarnya.