20 # naadloze stalen buizen zijn de materiaalkwaliteit gespecificeerd in GB3087-2008 "Naadloze stalen buizen voor lage- en middendrukketels". Het is een naadloze stalen buis van koolstofstaal, geschikt voor de productie van verschillende lagedruk- en middendrukketels. Het is een gebruikelijk stalen buismateriaal met een groot volume. Toen een fabrikant van ketelapparatuur een naverwarmer voor lage temperatuur aan het vervaardigen was, werd ontdekt dat er ernstige dwarsscheurdefecten waren op het binnenoppervlak van tientallen pijpverbindingen. Het buisverbindingsmateriaal was 20 staal met een specificatie van Φ57 mm x 5 mm. We inspecteerden de gescheurde stalen buis en voerden een reeks tests uit om het defect te reproduceren en de oorzaak van de dwarsscheur te achterhalen.

1. Analyse van scheurkenmerken
Scheurmorfologie: Er is te zien dat er veel dwarsscheuren zijn, verdeeld over de lengterichting van de stalen buis. De scheuren zijn netjes gerangschikt. Elke scheur heeft een golvend karakter, met een lichte afbuiging in de lengterichting en zonder krassen in de lengterichting. Er is een bepaalde afbuighoek tussen de scheur en het oppervlak van de stalen buis en een bepaalde breedte. Er zijn oxiden en ontkoling aan de rand van de scheur. De bodem is stomp en er is geen teken van uitzetting. De matrixstructuur is normaal ferriet + perliet, dat in een band is verdeeld en een korrelgrootte van 8 heeft. De oorzaak van de scheur houdt verband met de wrijving tussen de binnenwand van de stalen buis en de binnenmal tijdens de productie van de stalen pijp.

Op basis van de macroscopische en microscopische morfologische kenmerken van de scheur kan worden afgeleid dat de scheur is ontstaan ​​vóór de laatste warmtebehandeling van de stalen buis. De stalen buis maakt gebruik van een ronde buis van Φ90 mm. De belangrijkste vormprocessen die het ondergaat zijn heetperforeren, warmwalsen en diameterverkleining, en twee koudtrekken. Het specifieke proces is dat de Φ90 mm ronde buisstaaf wordt gerold tot een ruwe buis van Φ93 mm x 5,8 mm, en vervolgens warmgewalst en verkleind tot Φ72 mm x 6,2 mm. Na het beitsen en smeren wordt het eerste koudtrekken uitgevoerd. De specificatie na het koudtrekken is Φ65 mm x 5,5 mm. Na tussentijds gloeien, beitsen en smeren wordt het tweede koudtrekken uitgevoerd. De specificatie na het koudtrekken is Φ57 mm × 5 mm.

Volgens de analyse van het productieproces zijn de factoren die de wrijving tussen de binnenwand van de stalen buis en de binnenmatrijs beïnvloeden voornamelijk de kwaliteit van de smering en houden ze ook verband met de plasticiteit van de stalen buis. Als de plasticiteit van de stalen buis slecht is, zal de kans op scheuren aanzienlijk toenemen, en een slechte plasticiteit houdt verband met de tussentijdse ontlatingswarmtebehandeling. Op basis hiervan wordt geconcludeerd dat de scheuren kunnen ontstaan ​​tijdens het koudtrekproces. Omdat de scheuren niet in grote mate open zijn en er geen duidelijk teken van uitzetting is, betekent dit bovendien dat de scheuren niet de invloed hebben ondervonden van secundaire trekvervorming nadat ze zijn gevormd. Er wordt dus verder geconcludeerd dat de meest waarschijnlijke De tijd die nodig is om de scheuren te laten ontstaan ​​zou het tweede koudetrekproces moeten zijn. De meest waarschijnlijke beïnvloedende factoren zijn een slechte smering en/of een slechte spanningsontlating.

Om de oorzaak van de scheuren vast te stellen zijn in samenwerking met fabrikanten van stalen buizen scheurreproductietesten uitgevoerd. Op basis van de bovenstaande analyse zijn de volgende tests uitgevoerd: Onder de voorwaarde dat de processen voor het verkleinen van de perforatie- en heetwalsdiameter ongewijzigd blijven, worden de omstandigheden voor smering en/of spanningsontlastende warmtebehandeling gewijzigd en worden de getrokken stalen buizen geïnspecteerd om probeer dezelfde gebreken te reproduceren.

2. Testplan
Er worden negen testplannen voorgesteld door het smeerproces en de gloeiprocesparameters te wijzigen. Onder hen is de normale vereiste fosfatatie- en smeertijd 40 minuten, de normale vereiste tussenspanningsontlatingstemperatuur is 830 ℃ en de normale vereiste isolatietijd is 20 minuten. Het testproces maakt gebruik van een koudtrekeenheid van 30 ton en een warmtebehandelingsoven met rolbodem.

3. Testresultaten
Door de inspectie van de stalen buizen geproduceerd door de bovengenoemde negen schema's, werd vastgesteld dat behalve schema's 3, 4, 5 en 6, andere schema's allemaal in verschillende mate schud- of dwarsscheuren vertoonden. Onder hen had schema 1 een ringvormige stap; schema's 2 en 8 hadden dwarsscheuren en de scheurmorfologie was zeer vergelijkbaar met die gevonden bij productie; schema's 7 en 9 waren geschud, maar er werden geen dwarsscheuren gevonden.

4. Analyse en discussie
Door middel van een reeks tests werd volledig geverifieerd dat smering en tussentijdse spanningsontlasting tijdens het koudtrekproces van stalen buizen een cruciale invloed hebben op de kwaliteit van afgewerkte stalen buizen. In het bijzonder reproduceerden schema's 2 en 8 dezelfde defecten aan de binnenwand van de stalen buis als gevonden in de bovenstaande productie.

Schema 1 is om het eerste koude trekken uit te voeren op de warmgewalste moederbuis met een kleinere diameter zonder het fosfatatie- en smeerproces uit te voeren. Door het gebrek aan smering heeft de belasting die nodig is tijdens het koudtrekproces de maximale belasting van de koudtrekmachine bereikt. Het koudtrekproces is zeer bewerkelijk. Het schudden van de stalen buis en de wrijving met de mal veroorzaken duidelijke stappen op de binnenwand van de buis, wat aangeeft dat wanneer de plasticiteit van de moederbuis goed is, het ongesmeerde trekken weliswaar een nadelig effect heeft, maar niet gemakkelijk te veroorzaken is. dwarse scheuren. In Schema 2 wordt de stalen buis met een slechte fosfatering en smering continu koudgetrokken zonder tussentijdse spanningsontlating, wat resulteert in soortgelijke dwarsscheuren. In Schema 3 werden echter geen gebreken gevonden in het continu koudtrekken van de stalen buis met goede fosfatatie en smering zonder tussentijds ontlaten van spanning, wat er voorlopig op wijst dat slechte smering de belangrijkste oorzaak is van dwarsscheuren. Schema's 4 tot en met 6 zijn bedoeld om het warmtebehandelingsproces te veranderen en tegelijkertijd een goede smering te garanderen, en er zijn geen trekfouten opgetreden als resultaat, wat erop wijst dat tussentijds ontlaten van spanning niet de dominante factor is die leidt tot het optreden van dwarsscheuren. Schema's 7 tot en met 9 veranderen het warmtebehandelingsproces en verkorten de fosfaterings- en smeertijd met de helft. Als gevolg hiervan hebben de stalen buizen van schema's 7 en 9 schudlijnen, en produceert schema 8 soortgelijke dwarsscheuren.

Uit bovenstaande vergelijkende analyse blijkt dat er dwarsscheuren zullen optreden in zowel de gevallen van slechte smering + geen tussentijdse uitgloeiing als slechte smering + lage tussengloeitemperatuur. In het geval van slechte smering + goed tussengloeien, goede smering + geen tussengloeien, en goede smering + lage tussengloeiende temperatuur, zullen er weliswaar schudlijndefecten optreden, maar zullen er geen dwarsscheuren optreden in de binnenwand van de stalen buis. Slechte smering is de hoofdoorzaak van dwarsscheuren, en een slechte tussenspanningsontlating is de bijkomende oorzaak.

Omdat de trekspanning van de stalen buis evenredig is met de wrijvingskracht, zal een slechte smering leiden tot een toename van de trekkracht en een afname van de treksnelheid. De snelheid is laag wanneer de stalen buis voor het eerst wordt getrokken. Als de snelheid lager is dan een bepaalde waarde, dat wil zeggen het splitsingspunt bereikt, zal de doorn zelfopgewekte trillingen produceren, wat resulteert in schudlijnen. Bij onvoldoende smering wordt de axiale wrijving tussen het metaaloppervlak (vooral het binnenoppervlak) en de matrijs tijdens het trekken aanzienlijk vergroot, wat resulteert in verharding door het werk. Als de daaropvolgende spanningsontlastende warmtebehandelingstemperatuur van de stalen buis onvoldoende is (zoals ongeveer 630 ℃ ingesteld in de test) of niet uitgloeien, is het gemakkelijk om oppervlaktescheuren te veroorzaken.

Volgens theoretische berekeningen (de laagste herkristallisatietemperatuur ≈ 0,4×1350℃) bedraagt ​​de herkristallisatietemperatuur van 20# staal ongeveer 610℃. Als de gloeitemperatuur dicht bij de herkristallisatietemperatuur ligt, slaagt de stalen buis er niet in om volledig te herkristalliseren en wordt de werkharding niet geëlimineerd, wat resulteert in een slechte materiaalplasticiteit, de metaalstroom wordt geblokkeerd tijdens wrijving en de binnen- en buitenlagen van metaal worden ernstig beschadigd. ongelijkmatig vervormd, waardoor een grote axiale extra spanning ontstaat. Als gevolg hiervan overschrijdt de axiale spanning van het binnenoppervlakmetaal van de stalen buis zijn limiet, waardoor scheuren ontstaan.

5. Conclusie
Het ontstaan ​​van dwarsscheuren in de binnenwand van een 20# naadloze stalen buis wordt veroorzaakt door het gecombineerde effect van een slechte smering tijdens het trekken en een onvoldoende tussenliggende spanningsontlastende warmtebehandeling (of geen uitgloeien). Onder hen is een slechte smering de hoofdoorzaak, en een slechte tussenliggende spanningsontlating (of geen gloeien) de bijkomende oorzaak. Om soortgelijke defecten te voorkomen, moeten fabrikanten van werkplaatspersoneel eisen dat ze de relevante technische voorschriften voor het smeer- en warmtebehandelingsproces tijdens de productie strikt naleven. Bovendien is het, omdat de continu-gloeioven met rolbodem een ​​continu-gloeioven is, hoewel deze handig en snel te laden en te lossen is, moeilijk om de temperatuur en snelheid van materialen met verschillende specificaties en afmetingen in de oven te regelen. Als het niet strikt volgens de voorschriften wordt geïmplementeerd, is het gemakkelijk om een ​​ongelijkmatige gloeitemperatuur of een te korte tijd te veroorzaken, wat resulteert in onvoldoende herkristallisatie, wat leidt tot defecten in de daaropvolgende productie. Daarom moeten fabrikanten die continu-gloeiovens met rolbodem gebruiken voor warmtebehandeling de verschillende vereisten en feitelijke handelingen van warmtebehandeling controleren.