20# צינור פלדה ללא תפרים הוא דרגת החומר המצוינת ב-GB3087-2008 "צינורות פלדה ללא תפרים לדודי לחץ נמוך ובינוני". זהו צינור פלדה מבני פחמן איכותי ללא תפר המתאים לייצור דוודים שונים בלחץ נמוך ובלחץ בינוני. זהו חומר צינור פלדה נפוץ ובעל נפח גדול. כאשר יצרן ציוד דוודים ייצר ראש חימום חוזר בטמפרטורה נמוכה, נמצא כי היו פגמים חמורים בסדקים רוחביים על פני השטח הפנימיים של עשרות חיבורי צינור. חומר מפרק הצינור היה פלדה 20 עם מפרט של Φ57 מ"מ × 5 מ"מ. בדקנו את צינור הפלדה הסדוק וביצענו סדרה של בדיקות לשחזור הפגם ולברר את הסיבה לסדק הרוחבי.

1. ניתוח פיצ'רים
מורפולוגיה של הסדק: ניתן לראות כי ישנם סדקים רוחביים רבים המפוזרים לאורך כיוון האורך של צינור הפלדה. הסדקים מסודרים בצורה מסודרת. לכל סדק תכונה גלית, עם סטייה קלה בכיוון האורך וללא שריטות אורכיות. יש זווית סטייה מסוימת בין הסדק לפני השטח של צינור הפלדה ורוחב מסוים. יש תחמוצות ושחרור בקצה הסדק. החלק התחתון קהה ואין סימן להתרחבות. מבנה המטריצה ​​הוא פריט + פרלייט רגיל, המופץ ברצועה ובעל גודל גרגיר של 8. הסיבה לסדק קשורה לחיכוך בין הדופן הפנימית של צינור הפלדה לתבנית הפנימית במהלך ייצור ה- צינור פלדה.

על פי המאפיינים המורפולוגיים המקרוסקופיים והמיקרוסקופיים של הסדק, ניתן להסיק שהסדק נוצר לפני טיפול החום הסופי של צינור הפלדה. צינור הפלדה משתמש בצינור עגול של Φ90 מ"מ. תהליכי העיצוב העיקריים שהוא עובר הם ניקוב חם, גלגול חם והקטנת קוטר ושני שרטוטים קרים. התהליך הספציפי הוא שהבילט של הצינור העגול Φ90 מ"מ מגולגל לתוך צינור גס של Φ93 מ"מ × 5.8 מ"מ, ולאחר מכן מגולגל חם ומצטמצם ל- Φ72 מ"מ × 6.2 מ"מ. לאחר הכבישה והסיכה מתבצעת הציור הקר הראשון. המפרט לאחר הציור הקר הוא Φ65 מ"מ × 5.5 מ"מ. לאחר חישול ביניים, כבישה ושימון, הציור הקר השני מתבצע. המפרט לאחר הציור הקר הוא Φ57 מ"מ × 5 מ"מ.

על פי ניתוח תהליך הייצור, הגורמים המשפיעים על החיכוך בין הדופן הפנימית של צינור הפלדה לתבנית הפנימית הם בעיקר איכות השימון וקשורים גם לפלסטיות של צינור הפלדה. אם הפלסטיות של צינור הפלדה ירודה, האפשרות לשרטט סדקים תגדל מאוד, וגמישות ירודה קשורה לטיפול בחום של שחרור מתח ביניים. בהתבסס על כך, ניתן להסיק כי הסדקים עשויים להיווצר בתהליך הציור הקר. בנוסף, מכיוון שהסדקים אינם פתוחים במידה רבה ואין סימן ברור להתפשטות, פירוש הדבר שהסדקים לא חוו את ההשפעה של עיוות שרטוט משני לאחר היווצרותם, ולכן יש להסיק מכך שהסבירות הגבוהה ביותר היא שהסדקים אינם פתוחים במידה רבה. הזמן להיווצרות הסדקים צריך להיות תהליך הציור הקר השני. הגורמים המשפיעים ביותר הם סיכה לקויה ו/או חישול לקוי של הפגת מתחים.

כדי לקבוע את סיבת הסדקים, בוצעו בדיקות שחזור סדקים בשיתוף יצרני צינורות פלדה. בהתבסס על הניתוח שלעיל, בוצעו הבדיקות הבאות: בתנאי שתהליכי הפחתת קוטר הגלגול החמים יישארו ללא שינוי, ישתנו תנאי טיפול החום בשימון ו/או שחרור מתח, וצינורות הפלדה הנמשכים נבדקים כדי לנסות לשחזר את אותם פגמים.

2. תוכנית בדיקה
תשע תוכניות בדיקה מוצעות על ידי שינוי תהליך הסיכה ופרמטרים של תהליך החישול. ביניהם, דרישת זמן הפוספט והסיכה הרגילים היא 40 דקות, דרישת טמפרטורת החישול הרגילה להפגת מתחים היא 830 ℃, ודרישת זמן הבידוד הרגילה היא 20 דקות. תהליך הבדיקה משתמש ביחידת ציור קרה של 30 ט ותנור טיפול בחום בתחתית רולר.

3. תוצאות הבדיקה
באמצעות בדיקת צינורות הפלדה שיוצרו על ידי 9 התוכניות הנ"ל, נמצא כי למעט תוכניות 3, 4, 5 ו- 6, תוכניות אחרות היו בכולן רעד או סדקים רוחביים בדרגות שונות. ביניהם, לתכנית 1 הייתה מדרגה טבעתית; לתוכניות 2 ו-8 היו סדקים רוחביים, והמורפולוגיה של הסדקים הייתה דומה מאוד לזו שנמצאה בייצור; תוכניות 7 ו-9 זעזעו, אך לא נמצאו סדקים רוחביים.

4. ניתוח ודיון
באמצעות סדרה של בדיקות, אומתה במלואה כי לשימון ולהקלה ביניים במתח במהלך תהליך השרטוט הקר של צינורות פלדה יש ​​השפעה חיונית על איכות צינורות הפלדה המוגמרים. בפרט, תוכניות 2 ו-8 שיחזרו את אותם פגמים בדופן הפנימית של צינור הפלדה שנמצאו בייצור לעיל.

תכנית 1 היא לבצע את הציור הקר הראשון על צינור האם בגלגול חם בקוטר מופחת מבלי לבצע את תהליך הפוספטים והסיכה. בשל היעדר שימון, העומס הנדרש בתהליך הציור הקר הגיע לעומס המרבי של מכונת הציור הקרה. תהליך הציור הקר הוא מייגע מאוד. הרעידה של צינור הפלדה והחיכוך עם העובש גורמים לשלבים ברורים בדופן הפנימית של הצינור, מה שמצביע על כך שכאשר הפלסטיות של צינור האם טובה, למרות שלציור הלא משומן יש השפעה שלילית, לא קל לגרום לכך. סדקים רוחביים. בשיטה 2, צינור הפלדה עם זרחון ושימון לקויים נמשך בקור מתמשך ללא חישול ביניים לשחרור מתח, וכתוצאה מכך סדקים רוחביים דומים. עם זאת, בשיטה 3 לא נמצאו פגמים בשרטוט קר מתמשך של צינור הפלדה עם פוספטינג ושימון טובים ללא חישול ביניים של הפגת מתח, מה שמעיד ראשוני על כך ששימון לקוי הוא הגורם העיקרי לסדקים רוחביים. תוכניות 4 עד 6 נועדו לשנות את תהליך הטיפול בחום תוך הבטחת שימון טוב, ולא התרחשו פגמים בשרטוט כתוצאה מכך, מה שמעיד על כך שחישול הפגת מתח ביניים אינו הגורם הדומיננטי המוביל להופעת סדקים רוחביים. סכמות 7 עד 9 משנות את תהליך הטיפול בחום תוך קיצור זמן הפוספט והסיכה בחצי. כתוצאה מכך, לצינורות הפלדה של ערכות 7 ו-9 יש קווי טלטלה, ותוכנית 8 מייצרת סדקים רוחביים דומים.

הניתוח ההשוואתי לעיל מראה שסדקים רוחביים יתרחשו בשני המקרים של שימון לקוי + ללא חישול ביניים ושימון לקוי + טמפרטורת חישול ביניים נמוכה. במקרים של שימון לקוי + חישול ביניים טוב, שימון טוב + אין חישול ביניים, ושימון טוב + טמפרטורת חישול ביניים נמוכה, למרות שייווצרו פגמים בקו ניעור, לא יתרחשו סדקים רוחביים בדופן הפנימית של צינור הפלדה. שימון לקוי הוא הגורם העיקרי לסדקים רוחביים, וחישול פגום ביניים לקוי הוא הגורם העזר.

היות ולחץ המשיכה של צינור הפלדה הוא פרופורציונלי לכוח החיכוך, שימון לקוי יוביל לעלייה בכוח המשיכה ולירידה בקצב המשיכה. המהירות נמוכה כאשר צינור הפלדה נמשך לראשונה. אם המהירות נמוכה מערך מסוים, כלומר, היא מגיעה לנקודת ההתפצלות, המדרל יפיק רטט מעורר עצמי, וכתוצאה מכך קווי טלטולים. במקרה של סיכה לא מספקת, החיכוך הצירי בין המתכת (במיוחד המשטח הפנימי) לבין המתכת במהלך השריטה גדל מאוד, וכתוצאה מכך התקשות העבודה. אם לאחר מכן טמפרטורת טיפול החום של צינור הפלדה לא מספקת (כגון 630℃ שהוגדר בבדיקה) או ללא חישול, קל לגרום לסדקים על פני השטח.

לפי חישובים תיאורטיים (טמפרטורת ההתגבשות הנמוכה ביותר ≈ 0.4×1350℃), טמפרטורת ההתגבשות של פלדה 20# היא בערך 610℃. אם טמפרטורת החישול קרובה לטמפרטורת ההתגבשות מחדש, צינור הפלדה אינו מצליח להתגבש מחדש במלואו, והתקשות העבודה אינה מתבטלת, וכתוצאה מכך פלסטיות ירודה של החומר, זרימת המתכת נחסמת במהלך החיכוך, והשכבות הפנימיות והחיצוניות של המתכת הן חמורות. מעוות בצורה לא אחידה, ובכך יוצר מתח צירי גדול נוסף. כתוצאה מכך, הלחץ הצירי של המתכת הפנימית של צינור הפלדה חורג מהגבול שלו, ובכך יוצר סדקים.

5. מסקנה
יצירת סדקים רוחביים בדופן הפנימית של צינור פלדה ללא תפרים בגודל 20# נגרם מהשפעה משולבת של שימון לקוי במהלך השרטוט וטיפול בחום לא מספיק של שחרור מתח ביניים (או ללא חישול). ביניהם, שימון לקוי הוא הגורם העיקרי, וחישול ירוד של הפגת מתחים (או אי חישול) הוא הגורם העזר. כדי למנוע פגמים דומים, על היצרנים לדרוש ממפעילי הסדנאות לציית בקפדנות לתקנות הטכניות הרלוונטיות של תהליך השימון והטיפול בחום בייצור. בנוסף, מאחר שתנור החישול הרציף בעל תחתית הגלגלים הוא תנור חישול רציף, למרות שהוא נוח ומהיר לטעינה ופריקה, קשה לשלוט בטמפרטורה ובמהירות של חומרים בעלי מפרטים וגדלים שונים בתנור. אם זה לא מיושם בקפדנות על פי התקנות, קל לגרום לטמפרטורת חישול לא אחידה או זמן קצר מדי, וכתוצאה מכך להתגבשות מחדש לא מספקת, מה שמוביל לפגמים בייצור שלאחר מכן. לכן, יצרנים המשתמשים בתנורי חישול מתמשכים עם תחתית רולר לטיפול בחום צריכים לשלוט בדרישות השונות ובפעולות בפועל של טיפול בחום.