20# besiūlis plieninis vamzdis yra medžiagos klasė, nurodyta GB3087-2008 „Besiūliai plieniniai vamzdžiai žemo ir vidutinio slėgio katilams“. Tai aukštos kokybės anglinio konstrukcinio plieno besiūlis plieninis vamzdis, tinkantis įvairiems žemo ir vidutinio slėgio katilams gaminti. Tai įprasta ir didelio tūrio plieninių vamzdžių medžiaga. Katilinės įrangos gamintojui gaminant žematemperatūrinį šildytuvą, buvo nustatyta, kad dešimčių vamzdžių jungčių vidiniame paviršiuje yra rimtų skersinių įtrūkimų. Vamzdžių jungties medžiaga buvo 20 plieno, kurio specifikacija yra Φ57 mm × 5 mm. Apžiūrėjome įtrūkusį plieninį vamzdį ir atlikome daugybę bandymų, kad atkurtume defektą ir išsiaiškintume skersinio įtrūkimo priežastį.

1. Įtrūkimų savybių analizė
Įtrūkimų morfologija: Matyti, kad išilgai plieninio vamzdžio krypties yra daug skersinių įtrūkimų. Plyšiai sutvarkyti tvarkingai. Kiekvienas įtrūkimas turi banguotą bruožą, su nedideliu įlinkimu išilgine kryptimi ir be išilginių įbrėžimų. Tarp įtrūkimo ir plieninio vamzdžio paviršiaus yra tam tikras įlinkio kampas ir tam tikras plotis. Plyšio krašte yra oksidų ir dekarbonizacijos. Dugnas bukas ir nėra jokių išsiplėtimo žymių. Matricos struktūra yra normalus feritas + perlitas, kuris yra pasiskirstęs juostele ir kurio grūdelių dydis yra 8. Įtrūkimo priežastis yra susijusi su trintimi tarp plieninio vamzdžio vidinės sienelės ir vidinės formos gaminant vamzdį. plieninis vamzdis.

Pagal makroskopines ir mikroskopines plyšio morfologines charakteristikas galima daryti išvadą, kad įtrūkimas susidarė prieš galutinį plieninio vamzdžio terminį apdorojimą. Plieniniam vamzdžiui naudojamas Φ90 mm apvalaus vamzdžio ruošinys. Pagrindiniai jo formavimo procesai yra karštas perforavimas, karštas valcavimas ir skersmens sumažinimas bei du šaltieji brėžiniai. Specifinis procesas yra tas, kad Φ90 mm apvalaus vamzdžio ruošinys susukamas į Φ93 mm × 5,8 mm grubų vamzdį, po to karštai valcuojamas ir sumažinamas iki Φ72 mm × 6,2 mm. Po ėsdinimo ir sutepimo atliekamas pirmasis šaltas piešimas. Specifikacija po šaltojo piešimo yra Φ65 mm × 5,5 mm. Po tarpinio atkaitinimo, ėsdinimo ir tepimo atliekamas antrasis šaltasis tempimas. Specifikacija po šaltojo piešimo yra Φ57 mm × 5 mm.

Remiantis gamybos proceso analize, veiksniai, turintys įtakos trinčiai tarp plieninio vamzdžio vidinės sienelės ir vidinio štampo, daugiausia yra tepimo kokybė ir taip pat susiję su plieninio vamzdžio plastiškumu. Jei plieninio vamzdžio plastiškumas yra prastas, labai padidės plyšių atsiradimo galimybė, o prastas plastiškumas yra susijęs su tarpiniu įtempių mažinimo atkaitinimo terminiu apdorojimu. Remiantis tuo, daroma išvada, kad įtrūkimai gali susidaryti šaltojo tempimo procese. Be to, kadangi įtrūkimai nėra labai atviri ir nėra akivaizdžių išsiplėtimo požymių, tai reiškia, kad įtrūkimai nesusidarė antrinės tempimo deformacijos įtakos, todėl galima daryti išvadą, kad labiausiai tikėtina laikas, per kurį susidaro įtrūkimai, turėtų būti antrasis šaltojo tempimo procesas. Labiausiai tikėtini įtakojantys veiksniai yra prastas tepimas ir (arba) prastas atkaitinimas nuo įtampos.

Siekiant nustatyti įtrūkimų priežastį, bendradarbiaujant su plieninių vamzdžių gamintojais buvo atlikti įtrūkimų atkūrimo bandymai. Remiantis aukščiau pateikta analize, buvo atlikti šie bandymai: Jei perforacijos ir karšto valcavimo skersmens mažinimo procesai nesikeičia, keičiamos tepimo ir (arba) įtempių mažinimo atkaitinimo terminio apdorojimo sąlygos, o tempiami plieniniai vamzdžiai yra tikrinami, pabandykite atkurti tuos pačius defektus.

2. Bandymo planas
Siūlomi devyni bandymų planai, keičiant tepimo procesą ir atkaitinimo proceso parametrus. Tarp jų įprastas fosfatavimo ir tepimo laiko reikalavimas yra 40 min., įprastas vidutinės įtampos sumažinimo atkaitinimo temperatūros reikalavimas yra 830 ℃, o įprastas izoliacijos laikas yra 20 min. Bandymo procese naudojamas 30 t šaltojo tempimo įrenginys ir ritininio dugno terminio apdorojimo krosnis.

3. Testo rezultatai
Patikrinus plieninius vamzdžius, pagamintus pagal pirmiau nurodytas 9 schemas, buvo nustatyta, kad, išskyrus 3, 4, 5 ir 6 schemas, visose kitose schemose buvo įvairaus laipsnio drebėjimo arba skersinių įtrūkimų. Tarp jų 1 schema turėjo žiedinį žingsnį; 2 ir 8 schemose buvo skersinių įtrūkimų, o plyšio morfologija buvo labai panaši į tą, kuri buvo nustatyta gamyboje; 7 ir 9 schemos buvo sukrėtusios, tačiau skersinių įtrūkimų nerasta.

4. Analizė ir diskusija
Atliekant daugybę bandymų buvo visiškai patvirtinta, kad tepimas ir tarpinis atkaitinimas įtempių mažinimui šaltojo plieno vamzdžių tempimo proceso metu turi esminės įtakos gatavų plieninių vamzdžių kokybei. Visų pirma, 2 ir 8 schemose buvo atkartoti tie patys plieninio vamzdžio vidinės sienelės defektai, rasti pirmiau minėtoje gamyboje.

Pagal 1 schemą pirmasis šaltas tempimas ant karšto valcavimo sumažinto skersmens pagrindinio vamzdžio atliekamas neatliekant fosfatavimo ir tepimo proceso. Dėl tepimo trūkumo šaltojo tempimo proceso metu reikalinga apkrova pasiekė maksimalią šaltojo tempimo mašinos apkrovą. Šaltojo piešimo procesas yra labai sunkus. Plieninio vamzdžio kratymas ir trintis su formomis sukelia akivaizdžius žingsnius ant vidinės vamzdžio sienelės, o tai rodo, kad kai pagrindinio vamzdžio plastiškumas yra geras, nors neteptas brėžinys turi neigiamą poveikį, jį sukelti nėra lengva. skersiniai įtrūkimai. 2 schemoje plieninis vamzdis su prastu fosfatavimu ir tepimu yra nuolat šaltai tempiamas be tarpinio atkaitinimo atkaitinant įtempius, todėl susidaro panašūs skersiniai įtrūkimai. Tačiau 3 schemoje nepertraukiamo šaltojo plieninio vamzdžio traukimo su geru fosfatavimu ir tepimu be tarpinio įtempių atkaitinimo defektų nerasta, o tai preliminariai rodo, kad blogas tepimas yra pagrindinė skersinių įtrūkimų priežastis. 4–6 schemose reikia pakeisti terminio apdorojimo procesą, užtikrinant gerą tepimą, ir dėl to neatsirado traukimo defektų, o tai rodo, kad tarpinis įtempių mažinimo atkaitinimas nėra dominuojantis veiksnys, lemiantis skersinių įtrūkimų atsiradimą. 7–9 schemose pakeičiamas terminio apdorojimo procesas, tuo pačiu perpus sutrumpinamas fosfatavimo ir tepimo laikas. Dėl to 7 ir 9 schemų plieniniai vamzdžiai turi drebėjimo linijas, o 8 schemoje susidaro panašūs skersiniai įtrūkimai.

Aukščiau pateikta lyginamoji analizė rodo, kad skersiniai įtrūkimai atsiras ir esant prastam tepimui + nėra tarpinio atkaitinimo ir prasto tepimo + žemos tarpinės atkaitinimo temperatūros. Esant blogam tepimui + geras tarpinis atkaitinimas, geras tepimas + nėra tarpinio atkaitinimo ir geras tepimas + žema vidutinė atkaitinimo temperatūra, nors ir atsiras purtymo linijos defektų, skersinių įtrūkimų ant vidinės plieninio vamzdžio sienelės neatsiras. Prastas tepimas yra pagrindinė skersinių įtrūkimų priežastis, o prastas atkaitinimas, sumažinantis įtempį, yra pagalbinė priežastis.

Kadangi plieninio vamzdžio tempimo įtempis yra proporcingas trinties jėgai, dėl prasto tepimo padidės tempimo jėga ir sumažės tempimo greitis. Pirmą kartą traukiant plieninį vamzdį, greitis yra mažas. Jei greitis yra mažesnis už tam tikrą vertę, tai yra, jis pasiekia bifurkacijos tašką, įtvaras sukels savaime sužadinamą vibraciją, dėl kurios susidaro drebėjimo linijos. Esant nepakankamam tepimui, ašinė trintis tarp paviršiaus (ypač vidinio paviršiaus) metalo ir štampavimo tempimo metu labai padidėja, todėl darbinis sukietėjimas. Jei vėlesnė plieninio vamzdžio atkaitinimo įtempių mažinimo terminio apdorojimo temperatūra yra nepakankama (pvz., bandymo metu nustatyta maždaug 630 ℃) arba atkaitinimo nėra, gali lengvai atsirasti paviršiaus įtrūkimų.

Remiantis teoriniais skaičiavimais (žemiausia rekristalizacijos temperatūra ≈ 0,4 × 1350 ℃), 20 # plieno rekristalizacijos temperatūra yra apie 610 ℃. Jei atkaitinimo temperatūra yra artima rekristalizacijos temperatūrai, plieninis vamzdis visiškai neperkristalizuoja, nepašalinamas darbinis sukietėjimas, todėl medžiagos plastiškumas sumažės, metalo srautas blokuojamas trinties metu, o vidinis ir išorinis metalo sluoksniai yra stipriai pažeisti. deformuotis netolygiai, todėl susidaro didelis ašinis papildomas įtempis. Dėl to plieninio vamzdžio vidinio paviršiaus metalo ašinis įtempis viršija ribą, todėl susidaro įtrūkimai.

5. Išvada
Skersiniai įtrūkimai 20# besiūlio plieno vamzdžio vidinėje sienelėje atsiranda dėl bendro prasto tepimo tempimo metu ir nepakankamo tarpinio įtempių mažinimo atkaitinimo terminio apdorojimo (arba neatkaitinimo). Tarp jų blogas tepimas yra pagrindinė priežastis, o prastas vidutinis atkaitinimas, sumažinantis įtampą (arba neatkaitinimas), yra papildoma priežastis. Kad išvengtų panašių defektų, gamintojai turėtų reikalauti, kad dirbtuvių operatoriai gamyboje griežtai laikytųsi atitinkamų techninių tepimo ir terminio apdorojimo taisyklių. Be to, kadangi ritininio dugno nuolatinio atkaitinimo krosnis yra nepertraukiamo atkaitinimo krosnis, nors ją patogu ir greita pakrauti ir iškrauti, krosnyje sunku kontroliuoti skirtingų specifikacijų ir dydžių medžiagų temperatūrą ir greitį. Jei tai nėra griežtai įgyvendinama pagal reglamentus, gali būti lengva sukelti netolygią atkaitinimo temperatūrą arba per trumpą laiką, dėl ko perkristalizacija bus nepakankama, o tai lemia vėlesnės gamybos defektus. Todėl gamintojai, kurie terminiam apdorojimui naudoja nuolatinio atkaitinimo krosnis su ritininiu dugnu, turėtų kontroliuoti įvairius terminio apdorojimo reikalavimus ir faktines operacijas.