20# óaðfinnanlegur stálpípa er efnisflokkurinn sem tilgreindur er í GB3087-2008 „Óaðfinnanlegur stálrör fyrir lág- og meðalþrýstikatla“. Það er hágæða kolefnisbyggingarstál óaðfinnanleg stálpípa sem hentar til framleiðslu á ýmsum lágþrýstings- og meðalþrýstikötlum. Það er algengt og stórt stálpípuefni. Þegar framleiðandi ketilbúnaðar var að framleiða lághitaupphitunarhaus kom í ljós að alvarlegir þversprungugallar voru á innra yfirborði tuga rörsamskeytis. Pípusamskeytiefnið var 20 stál með forskriftina Φ57mm×5mm. Við skoðuðum sprungna stálpípuna og gerðum röð prófana til að endurskapa gallann og finna út orsök þversprungunnar.

1. Sprunguaðgerðagreining
Sprunguform: Það má sjá að það eru margar þversprungur sem dreifast eftir lengdarstefnu stálpípunnar. Sprungunum er raðað snyrtilega. Hver sprunga hefur bylgjukennd, með smá sveigju í lengdarstefnu og engar lengdar rispur. Það er ákveðið sveigjuhorn á milli sprungunnar og yfirborðs stálpípunnar og ákveðin breidd. Það eru oxíð og afkolun við brún sprungunnar. Botninn er bitur og engin merki um stækkun. Uppbygging fylkisins er venjulegt ferrít + perlít, sem er dreift í band og hefur kornastærð 8. Orsök sprungunnar tengist núningi milli innri veggs stálpípunnar og innri mótsins við framleiðslu á stálrör.

Samkvæmt stórsæjum og smásæjum formfræðilegum eiginleikum sprungunnar má álykta að sprungan hafi myndast fyrir endanlega hitameðferð stálpípunnar. Stálpípan notar Φ90mm kringlótt rör. Helstu mótunarferli sem það gangast undir eru heit götun, heitvalsing og þvermálsminnkun og tvær kaldar teikningar. Sértæka ferlið er að Φ90mm hringlaga túpunni er rúllað í Φ93mm × 5.8mm gróft rör og síðan heitvalsað og minnkað í Φ72mm × 6.2mm. Eftir súrsun og smurningu er fyrsta kalda teikningin framkvæmd. Forskriftin eftir kalda teikninguna er Φ65mm × 5.5mm. Eftir milliglæðingu, súrsun og smurningu er önnur kalda teikningin framkvæmd. Forskriftin eftir kalda teikninguna er Φ57mm × 5mm.

Samkvæmt framleiðsluferlisgreiningunni eru þættirnir sem hafa áhrif á núning milli innri vegg stálpípunnar og innri deyja aðallega smurgæði og tengjast einnig mýkt stálpípunnar. Ef mýkt stálpípunnar er lélegt mun möguleikinn á að teikna sprungur aukast mjög og léleg mýkt tengist meðalstreitulosandi hitameðferð. Út frá þessu er ályktað að sprungurnar geti myndast í kalda teikningarferlinu. Þar að auki, vegna þess að sprungurnar eru ekki opnar að miklu leyti og engin augljós merki um þenslu, þýðir það að sprungurnar hafa ekki orðið fyrir áhrifum af aflögun aukateikninga eftir að þær myndast, svo það er frekar ályktað að líklegast sé tíminn fyrir sprungurnar að myndast ætti að vera annað kalt teikningarferlið. Líklegustu áhrifaþættirnir eru léleg smurning og/eða léleg streitulosun.

Til að ákvarða orsök sprungunnar voru gerðar sprunguprófanir í samvinnu við stálröraframleiðendur. Á grundvelli ofangreindrar greiningar voru eftirfarandi prófanir gerðar: Með því skilyrði að götun og heitvalsunarþvermálsminnkunarferlið haldist óbreytt, er smur- og/eða álagslosandi hitameðhöndlunarskilyrðum breytt og dregin stálrörin skoðuð til reyna að endurskapa sömu gallana.

2. Prófáætlun
Níu prófunaráætlanir eru lagðar til með því að breyta smurferlinu og breytum glóðunarferlisins. Meðal þeirra er venjuleg fosfatunar- og smurtímaþörf 40 mín, venjuleg millistigsþörf álagsglæðingarhitastigs er 830 ℃ og venjuleg einangrunartími er 20 mín. Prófunarferlið notar 30t köldu teikningu og hitameðhöndlunarofn með rúllubotni.

3. Niðurstöður prófa
Við skoðun á stálpípunum sem framleidd voru með ofangreindum 9 kerfum kom í ljós að nema kerfi 3, 4, 5 og 6 voru önnur kerfi með skjálfta eða þversprungur í mismiklum mæli. Meðal þeirra var kerfi 1 með hringlaga þrep; kerfi 2 og 8 voru með þversprungur og formgerð sprungunnar var mjög svipuð þeirri sem fannst í framleiðslu; kerfi 7 og 9 höfðu hrist, en engar þversprungur fundust.

4. Greining og umræða
Með röð prófana var fullkomlega sannreynt að smurning og milliálagsglæðing við kalda dráttarferli stálröra hefur mikilvæg áhrif á gæði fullunnar stálröra. Sérstaklega sýndu kerfi 2 og 8 sömu galla á innri vegg stálpípunnar sem finnast í ofangreindri framleiðslu.

Áætlun 1 er að framkvæma fyrstu kalda teikninguna á heitvalsuðu móðurrörinu með minni þvermál án þess að framkvæma fosfat- og smurferlið. Vegna skorts á smurningu hefur álagið sem krafist er við kalda dráttarferlið náð hámarksálagi kalddráttarvélarinnar. Kalda teikningarferlið er mjög flókið. Hristingur stálpípunnar og núningurinn við mótið veldur augljósum skrefum á innri vegg rörsins, sem gefur til kynna að þegar mýkt móðurrörsins er gott, þó að ósmurð teikningin hafi skaðleg áhrif, er það ekki auðvelt að valda því. þversprungur. Í skema 2 er stálpípan með lélega fosfatingu og smurningu stöðugt kalt dregin án millistigs spennuglæðingar, sem leiðir til svipaðra þversprungna. Hins vegar, í skema 3, fundust engir gallar í samfelldri köldu dráttum stálrörsins með góðri fosfatingu og smurningu án milliálagsglæðingar, sem bendir til bráðabirgða að léleg smurning sé aðalorsök þversprungna. Áætlanir 4 til 6 eru að breyta hitameðhöndlunarferlinu á sama tíma og það tryggir góða smurningu, og engir teiknagallar urðu í kjölfarið, sem gefur til kynna að milliálagsglæðing er ekki ríkjandi þáttur sem leiðir til þversprungna. Áætlanir 7 til 9 breyta hitameðhöndlunarferlinu en stytta fosfatunar- og smurtímann um helming. Fyrir vikið eru stálrörin í kerfi 7 og 9 með hristingarlínum og kerfi 8 framkallar svipaðar þversprungur.

Ofangreind samanburðargreining sýnir að þversprungur verða í báðum tilfellum lélegrar smurningar + engin milliglæðing og léleg smurning + lágt milliglæðingarhitastig. Þegar um er að ræða lélega smurningu + góð milliglæðing, góð smurning + engin milliglæðing og góð smurning + lágt milliglæðingarhiti, þó að gallar í hristinglínunni komi fram, verða þversprungur ekki á innri vegg stálpípunnar. Léleg smurning er aðalorsök þversprungna og léleg milliálagsglæðing er hjálparorsökin.

Þar sem dráttarálag stálpípunnar er í réttu hlutfalli við núningskraftinn, mun léleg smurning leiða til aukningar á dráttarkrafti og lækkunar á dráttarhraða. Hraðinn er lítill þegar stálpípan er fyrst dregin. Ef hraðinn er lægri en tiltekið gildi, það er að segja að hann nær bifurcation punkti, mun dorn framleiða sjálfspennandi titring, sem leiðir til hristingslína. Ef um er að ræða ófullnægjandi smurningu eykst axial núningin milli yfirborðsins (sérstaklega innra yfirborðsins) málms og mótsins við teikningu til muna, sem leiðir til vinnuherðingar. Ef hitameðhöndlunarhitastig stálpípunnar er ófullnægjandi (svo sem um 630 ℃ stillt í prófinu) eða engin glæðing, er auðvelt að valda yfirborðssprungum.

Samkvæmt fræðilegum útreikningum (lægsta endurkristöllunarhitastig ≈ 0,4 × 1350 ℃), er endurkristöllunarhitastig 20 # stáls um 610 ℃. Ef glæðingarhitastigið er nálægt endurkristöllunarhitastigi, tekst stálpípunni ekki að endurkristallast að fullu og vinnuherðingin er ekki eytt, sem leiðir til lélegrar mýktar efnis, málmflæði er stíflað við núning og innri og ytri málmlög eru alvarlega aflöguð ójafnt og myndar þar með mikla axial viðbótarspennu. Fyrir vikið fer axial streita innra yfirborðsmálms stálpípunnar yfir mörk þess og myndar þar með sprungur.

5. Niðurstaða
Myndun þversprungna á innri vegg 20# óaðfinnanlegrar stálpípu stafar af samsettum áhrifum lélegrar smurningar við teikningu og ófullnægjandi hitameðferðar vegna milliálagslosunar (eða engrar glæðingar). Meðal þeirra er léleg smurning aðalorsökin og léleg milliálagslosun (eða engin glæðing) er aukaorsökin. Til að forðast svipaða galla ættu framleiðendur að krefjast þess að rekstraraðilar verkstæðis fylgi nákvæmlega viðeigandi tæknireglum um smur- og hitameðferðarferlið í framleiðslu. Þar að auki, þar sem samfelldur ofninn með rúllubotni er samfelldur glæðingarofn, þó að það sé þægilegt og fljótlegt að hlaða og afferma, er erfitt að stjórna hitastigi og hraða efna af mismunandi forskriftum og stærðum í ofninum. Ef það er ekki stranglega útfært í samræmi við reglurnar er auðvelt að valda ójafnri glæðuhita eða of stuttum tíma, sem leiðir til ófullnægjandi endurkristöllunar, sem leiðir til galla í síðari framleiðslu. Þess vegna ættu framleiðendur sem nota stöðuga ofna með rúllubotni til hitameðferðar að stjórna hinum ýmsu kröfum og raunverulegum aðgerðum hitameðferðar.