Kodėl besiūlių plieninių vamzdžių apdorojimas šaltu būdu turi atitikti griežtą seką?

Šaltasis apdorojimas (kartais vadinamas minus{0}}nuliu arba kriogeniniu apdorojimu) yra tolesnis-veiksmas, taikomas atvėsinus tam tikrų rūšių - besiūlius plieno vamzdžius ir vamzdžius, dažniausiai legiruotą plieną, guolių plieną ir preciziškai-temptą vamzdį, kur matmenų stabilumas per visą eksploatavimo laiką yra svarbesnis nei įprastas vamzdis. Atliktas teisingai, likusį austenitą paverčia martensitu ir sumažina vidinį įtampą, kurį palieka gesinimas. Atlikus netinkama tvarka arba praleidžiant žingsnį, ant parduotuvės grindų gali likti gerai atrodantis vamzdis, o po kelių mėnesių eksploatuojant gali įtrūkti, išsikraipyti arba išaugti dėl tolerancijos.

Procesas iš esmės nėra sudėtingas, betji veikia tik kaip seka- kiekvienas veiksmas yra skirtas valdyti stresą, kurį sukelia prieš jį atliktas veiksmas. Toliau apžvelgsime metalurgiją, kodėl apskritai reikalingas apdorojimas šalčiu, keturių{2} etapų procesas tokia tvarka, kokia jis iš tikrųjų turi įvykti, ir ką reikia patikrinti perkant vamzdį, kuris turėtų būti perėjęs.

Kai grūdinamas plienas gesinamas, jo struktūroje esantis austenitas virsta martensitu, kai medžiaga atvėsta iki temperatūros, vadinamos Ms (martensito pradžia). Ši transformacija tęsiasi, kai temperatūra nuolat mažėja, iki žemesnės temperatūros, vadinamos Mf (martensito apdaila) - taškas, kuriame transformacija iš esmės baigta. Problema tadaugeliui legiruotų ir guolių plienų Mf yra daug žemesnė už kambario temperatūrą. Dėl to gesinimas, kuris sustoja kambario temperatūroje (arba oru atšaldomas iki kambario temperatūros), sustabdo transformaciją iš dalies, todėl dalis pradinio austenito lieka netransformuota. Tai yraišlikęs austenitas.

Sulaikytas austenitas yra metastabilus - tai nėra nuolat stabili fazė, tai austenitas, kuris tiesiog niekada nebuvo pakankamai šaltas, kad užbaigtų transformaciją. Paliktas vienas, laikui bėgant jis gali lėtai transformuotis, ypač esant apkrovai, vibracijai ar kintant temperatūrai. Kadangi martensitas užima daugiau tūrio nei austenitas, iš kurio jis susidaro, ta lėta transformacija pasireiškia kaipmatmenų augimas ir vidinis įtempimas, kai dalis jau yra eksploatuojama- būtent toks gedimo režimas, kurio siekiant išvengti šaltojo apdorojimo.

Štai kodėl gydymas šalčiu dažniausiai pasireiškiatikslus besiūlis vamzdis, guolių bėgeliai, matuoklio komponentai ir įrankių{0}}plieninės dalys- programos, kai sumontavus dalį matmenų poslinkio dalis milimetro yra tikra, o ne kosmetinė problema. Jis netaikomas kaip įprastas veiksmas ant paprasto anglies-plieninio vamzdžio arba konstrukcinio besiūlio vamzdžio, nes tos rūšys iš pradžių nėra sukietėjusios ir tiesiog neturi prasmingo išlikusio austenito po gesinimo. Jei pirkėjas apsirūpina standartiniu šaltiniuA106arbaAPI 5Lbesiūlių linijų vamzdis, apdorojimas šaltu metu nėra kažkas, apie ką klausti; jei užsakymas yra preciziškai{0}}įžemintas besiūlis vamzdis, skirtas guolio korpusui, hidraulinio cilindro įdėklui arba matuoklio blokui, verta pasiteirauti, ar tiekėjo procesas tai apima ir kaip.

1 veiksmas: kodėl iš anksto-pirmiausia mirkyti verdančiame vandenyje?

Prieš vamzdžiui priartinant prie minus-nulio temperatūros, jis pirmiausia įdedamas į verdantį vandenį ir laikomas ten.apie 30 sekundžių. Šis žingsnis vienu metu atlieka du dalykus. Pirma, taisumažina maždaug 15% vidinio stresolikę nuo pradinio numalšinimo - streso, kuris kitu atveju susikauptų ant naujo streso, kurį ruošiasi įvesti šalčio apdorojimas. Antra, taistabilizuoja išlikusį austenitądabartinės būsenos, kol dalis yra veikiama daug didesnio temperatūros pokyčio. Praleidus šį veiksmą šalčio apdorojimas nesustabdomas, tačiau pašalinamas buferis, kurio tikimasi vėlesniuose etapuose, ir tai yra vienas iš dažniausiai naudojamų nuorodų, kai parduotuvė bando sutaupyti ciklo laiką.

2 veiksmas: kodėl reikia gydyti dviem etapais - Subzero, tada Deep Cryogenic?

Pats šalčio apdorojimas atliekamas dviem temperatūros etapais, o ne viena. Vamzdis pirmiausia eina į aįprastinė minusinė temperatūra apie -60 °C, ir tik po to nusileidžia įgilus kriogeninis apdorojimas maždaug -120 °C temperatūroje. Atliekant tai dviem etapais, o ne nuleidus tiesiai į -120 °C, verdantis-vandens pirminis mirkymas- egzistuoja dėl tos pačios priežasties: jis valdo terminio šoko greitį, nes didelė, nekontroliuojama delta-T yra būtent tai, kas linkusi įtrūkti jau-užgesintoje dalyje.

Kuo žemesnė apdorojimo temperatūra, tuo labiau sulaikytas austenitas virsta martensitu- tai yra visas tikslas pasiekti -120 °C, o ne sustoti ties -60 °C. Tačiau transformacija niekada nėra baigta. Testavimas nuolat tai rodoMaždaug 2% lieka austenitonet ir po gilaus kriogeninio apdorojimo -120 °C temperatūroje, nepaisant to, kiek laiko pailgėja. Tas likutis nėra defektas, kurio reikia nulinti – mažas, kontroliuojamas sulaikyto austenito kiekis, likęs konstrukcijoje, veikia kaipbuferis, kuris sugeria stresąo ne perduoti jį tiesiai į aplinkinį martensitą, o tai yra viena iš priežasčių, kodėl gilaus kriogeninio apdorojimo specifikacijose siekiama temperatūros ir laikymo trukmės, o ne nulinio -sulaikomo-austenito rezultato.

3 veiksmas: kodėl prieš grūdinimą reikia šildyti šiltame vandenyje?

Užbaigus gilų kriogeninį laikymą, vamzdis vėl ištraukiamas ir pašildomasšilto vandens, nepaliekama savaime susilyginti su aplinkos oru. Šis pašildymo veiksmassumažina maždaug 40% streso, kurį sukelia pats šalčio gydymas- naujas martensitas, susidaręs per žemesnę ir giliąją krio stadijas, turi savo vidinį įtempį, be to, kas liko po pirminio gesinimo. Palaipsniui šildant vandenyje, kelionė atgal valdoma taip pat, kaip verdantis-vandens mirkymas-sumažėjo: temperatūros pokytis kontroliuojamas, o ne staigus.

4 veiksmas: kodėl grūdinimas turi įvykti nedelsiant?

Seka baigiama grūdinimu irgrūdinimas turi įvykti iškart po šilto{0}}vandens pakaitinimo, ne patogiame vėlesniame gamybos grafiko taške. Grūdinimas pašalina didžiąją dalį bet kokio šalto -apdorojimo streso, kuris lieka po šilto-vandens etapo, ir būtent tai neleidžia uždelsti įtrūkimų - šviežiai susidaręs kriogeninių etapų martensitas yra kietas ir trapus, o tarp apdorojimo šaltu ir grūdinimo jis yra labiausiai linkęs įtrūkti. Vamzdis, laikomas per ilgai tame lange, net kambario temperatūroje, turi realią riziką, kad susidarys mikro-įtrūkimai, kol grūdinimas nesuteiks galimybės sumažinti juos varančio streso.

Teisingai atliktas šis paskutinis žingsnis yra tai, kas duoda praktinį viso proceso pelną: dalis sustabilūs galutiniai matmenys, nėra likutinio įtempio, sukeliančio lėtus iškraipymus eksploatacijos metu, ir nėra paslėpto įtrūkimo rizikos, esančios grūdintoje konstrukcijoje ir laukiant, kol dalis jau bus išsiųsta.

Kiekvienas šios sekos veiksmas yra skirtas valdyti stresą, kurį sukūrė ankstesnis veiksmas, todėl užsakymas nėra patogumo reikalas:

• Praleiskite verdantį{0}}vandenį-, o šalčio{0}}skilimo stadijos prasideda nuo didesnio pradinio vidinio įtempio, todėl didėja įtrūkimų rizika per pačias šalčio stadijas.
• Peršokti tiesiai į -120 °C be -60 °C tarpinio etapo, o vamzdis patiria daug didesnį vieną šiluminį šoką, kuris vėl padidina įtrūkimo riziką, o ne sumažina ją.
• Praleiskite arba sutrumpinkite šilto{0}vandens pašildymą, ir maždaug 40 % peršalimo{1}}streso lieka užblokuota toje dalyje, kuri vyksta grūdinimui, o tai veikia prieš tai, ką grūdinimas bando pasiekti.
• Grūdinimas atidėtas po pakaitinimo, o dalis yra labiausiai įtrūkusi- ilgiau nei būtina, be jokios garantijos, kad delsimas bus atleistas.

Tiekėjas, suspaudęs tai į vieną šaltą mirkymą ir vieną temperatūrą, be graduoto požiūrio abiejuose galuose, gali pagaminti detalę, kurios matmenys iš karto patikrinami ir vis tiek kyla įtempių arba įtrūkimų rizika, kuri atsiranda tik vėliau.

Tikslaus besiūlių vamzdžių, skirtų guoliams, partija buvo šaltai{0}}apdorota subrangovo, dirbančio pagal sutrumpintą ciklą: vienas tiesioginis nuleidimas iki -120 °C be -60 °C tarpinio etapo, o po to grūdinimas kitą dieną, o ne iškart po pakaitinimo. Vamzdžiai praėjo matmenų patikrinimą gavus. Praėjus kelioms savaitėms, partijos pogrupyje buvo pastebėtas plaukų linijos įtrūkimas, atsiradęs dėl suspausto apdorojimo ciklo – didesnio vieno šiluminio smūgio aušinimo metu ir ilgesnio uždelsimo prieš grūdinimą derinys paliko medžiagoje latentinį įtempimą, kurio nepavyko aptikti vien matmenų tikrinimu. Partija buvo perdirbta pagal visą keturių etapų seką, o tiekėjo proceso dokumentacija buvo peržiūrėta, kad būtų įrašytas kiekvienos būsimos partijos sulaikymo laikas ir tarpas tarp pakartotinio pakaitinimo ir grūdinimo, o ne tik galutiniai matmenys.

Šaltasis apdorojimas yra procesas, o ne specifikacija, o malūno sertifikatas, kuriame nurodomas tik galutinis kietumas arba galutiniai matmenys, nepasakys, ar iš tikrųjų buvo laikomasi sekos. Prieš užsakydami besiūlius vamzdžius ar vamzdelius, kuriuose šaltas apdorojimas yra svarbus jūsų pritaikymui, verta paklausti:

1. Patvirtinimas, kad pažymiui iš tikrųjų reikia šalčio gydymo.Ne visų besiūlių plieno vamzdžių rūšiai šis procesas naudingas - tai svarbu legiruotam, guolių ir įrankių plienui, kurio Mf taškas yra žemas, o ne paprastam anglies konstrukciniam ar vamzdynui, kuris niekada nėra kietas{1}}.
2. Dokumentuotas kiekvieno etapo laikymo laikas ir temperatūra, o ne tik pastaba, kad buvo atliktas „kriogeninis gydymas“. Konkrečiai paklauskite, ar procese buvo naudojamas graduotas -60 °C / -120 °C metodas, ar vienas tiesioginis šaltas mirkymas.
3. Skirtumas tarp šilto{0}vandens pakaitinimo ir grūdinimo.Tiekėjas, kuris negali nurodyti šios spragos arba kuris nusiteikęs dėl atidėto partijų grafiko, o ne iškart po pakartotinio pašildymo, turi didesnę įtrūkimų riziką, nei parodys sertifikatas.
4. Išsaugomi austenito arba mikrostruktūros bandymo duomenys, kai taikymas yra jiems jautrus- tikimasi likutinio lygio mažuose pavieniuose skaitmenyse ir paprastai tai naudinga; daug didesnis liekamasis lygis rodo, kad gydymo peršalimo etapai buvo sutrumpinti arba praleisti.
5. ar verdančio{0}}vandens mirkymo{1}}veiksmas yra standartinės tiekėjo procedūros dalis, nes tai vienas iš paprasčiausių žingsnių tyliai numesti jo neparodžius galutinėje patikrinimo ataskaitoje.
6. Partijos atsekamumas, todėl, jei matmenų ar įtrūkimų problema išryškėtų vėliau, ją būtų galima atsekti iki konkretaus apdorojimo ciklo, o ne traktuoti kaip bendrą medžiagos defektą.

Tiekėjas, kuris gali nedvejodamas atsakyti į visus šešis klausimus, aprašo kontroliuojamą procesą. Žmogus, kuris gali nurodyti tik galutinį kietumo skaičių, apibūdina rezultatą, o ne procesą -, o šaltai-apdoroto besiūlio vamzdžio rezultatas pirmą dieną nepasako, ką dalis veiks po šešių mėnesių.

Susisiekite dabar