Dlaczego linie do obróbki cieplnej decydują o jakości rur
W przypadku osłon, rurek, rur przewodowych i rur ciśnieniowych właściwości mechaniczne sprawdzane przez klienta są tworzone na linii obróbki cieplnej, a nie w walcowni. Linia produkcyjna do obróbki cieplnej pobiera uformowaną, zespawaną lub przebitą rurę, ponownie podgrzewa ją do właściwej temperatury austenityzacji, hartuje z kontrolowaną szybkością, a następnie odpuszcza, aby osiągnąć określoną kombinację granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia, twardości i udarności.
Ponieważ wymagania norm takich jak API 5CT i różne specyfikacje rur ASTM są weryfikowane na gotowej długości, każdy etap linii musi być powtarzalny. Układ pieca, sposób transportu rury i równomierność natrysku chłodzącego decydują o tym, czy młyn może utrzymać wąski zakres właściwości w całym zamówieniu.
Zalety pieca kroczącego-belkowego
Piec-belkowy to typ pieca najczęściej stosowany w liniach do obróbki cieplnej rur, a jego zalety wynikają bezpośrednio ze sposobu przenoszenia obciążenia.
Wysoka wydajność. Piec-z belką kroczącą jest piecem ciągłym, zatem godzinowa przepustowość może przekraczać 50 ton-na dobrze obciążonej linii, a ponadto obsługuje szeroki zakres średnic i długości rur bez-przestawiania pieca.
Szybkie i równomierne nagrzewanie. Piec opalany jest gazem lub paliwem ciekłym i przekazuje ciepło do rury zarówno poprzez promieniowanie, jak i konwekcję. Rury spoczywają na belkach stałych i belkach ruchomych w pozycji podniesionej, dzięki czemu są otoczone gorącym gazem, a nie leżą w zimnym miejscu.
Jednolita temperatura rury. Jednolitość temperatury na całej-długości na wyjściu z pieca utrzymuje się w wąskim paśmie wokół wartości zadanej, zwykle w granicach około plus minus 15 stopni Celsjusza. Jednolitość uzyskuje się, ponieważ każdy stopień belki chodnikowej do przodu obraca rurę o mały kąt, tak że żadna powierzchnia rury nie pozostaje w kierunku palników.
Niskie odkształcenie. Ponieważ cykl termiczny jest równy, krzywizna i owalność na wyjściu z pieca są niewielkie. Stwarza to stan wymiarowy wymagany do prostego hartowania oraz późniejszego wymiarowania i prostowania.
Łatwa obsługa i automatyzacja. Stan palnika i położenie rury w piecu można łatwo obserwować, cykl krokowy można zsynchronizować z sekcjami hartowania i odpuszczania, a całą sekwencję można uruchomić z jednego systemu sterowania.
Typowa konfiguracja linii
| Scena | Funkcje i punkty kontrolne |
|---|---|
| Tabela ładowania | Rura oznaczona numerem wytopu, odstępy ustawione tak, aby zapewnić równomierną ekspozycję na atmosferę pieca |
| Piec do austenityzacji | Transport-belki kroczącej, wartość zadana i czas wygrzewania dopasowane do gatunku, grubości ścianki i specyfikacji |
| Jednostka hartująca | Zewnętrzny lub wewnętrzny-zewnętrzny natrysk, temperatura wody, przepływ i ciśnienie kontrolowane w celu uzyskania powtarzalnej szybkości chłodzenia |
| Piec do odpuszczania | Temperatura i czas odpuszczania wybrany tak, aby osiągnąć określoną granicę plastyczności i zakres twardości |
| Łóżko chłodzące | Kontrolowane chłodzenie powietrzem, aby uniknąć drugiego, niekontrolowanego cyklu termicznego |
| Prostowanie i wymiarowanie | Prostowanie obrotowe lub prasowe do dopuszczalnej tolerancji prostoliniowości |
| Kontrola | Badania nieniszczące, badanie twardości, badania mechaniczne próbki i badania hydrostatyczne |
Wpływ na końcowe właściwości rury
Temperatura odpuszczania jest główną dźwignią wytrzymałości. Niższe temperatury odpuszczania zwiększają plastyczność i wytrzymałość na rozciąganie, ale zmniejszają wydłużenie i wytrzymałość; wyższe temperatury działają odwrotnie. Dlatego też linia musi pracować w oknie, w którym jednocześnie spełnione są wymagania wytrzymałościowe, graniczne twardości i udarności. W przypadku gatunków o maksymalnej twardości, takich jak gatunki o kontrolowanej-twardości osłon i rurek, cykl odpuszczania jest również głównym sposobem utrzymania produktu końcowego poniżej limitu.
Szybkość chłodzenia podczas hartowania kontroluje hartowność. Zbyt powolne hartowanie pozostawia miękką, ferrytyczną strukturę o słabej wytrzymałości; Zbyt silne hartowanie zwiększa naprężenia szczątkowe i odkształcenia oraz zwiększa ryzyko pękania po hartowaniu w ciężkich ścianach lub w przypadku wysokiej-węgla. Równomierność natrysku na całej długości rury ma takie samo znaczenie jak średnia szybkość chłodzenia, ponieważ nierównomierne hartowanie powoduje powstanie długości, której nie można wyprostować do tolerancji.
Punkty obsługi i konserwacji
Temperaturę pieca należy monitorować za pomocą skalibrowanych termopar rozmieszczonych tak, aby odzwierciedlały obciążenie pracą, a nie tylko atmosferę pieca, a badanie należy powtarzać w określonych odstępach czasu. Regulacja palnika utrzymuje atmosferę lekko utleniającą, aby chronić powierzchnię stali i uniknąć nadmiernego kamienia, podczas gdy stosunek paliwa-do-powietrza jest dostosowywany tak, aby utrzymać nastawę z minimalnym przekroczeniem podczas zmiany produktu.
W sekcji hartowania stan dyszy, czystość filtra i wydajność pompy wymagają rutynowych kontroli, ponieważ częściowo zablokowana dysza jest natychmiast widoczna w postaci rozbieżności w wynikach twardości i rozciągania. Czas cyklu krokowego pomostu musi być dostosowany do wydajności hartowania, tak aby rura nie czekała w atmosferze pieca po osiągnięciu temperatury. Prostowanie przeprowadza się po odpuszczaniu, ponieważ prostowanie hartowanej, niehartowanej rury spowodowałoby wysokie naprężenia własne i ryzyko opóźnionego pękania.
Często zadawane pytania
P: Dlaczego do rur-preferowany jest piec z belką kroczącą zamiast-pieca z trzonem rolkowym?
Konstrukcja-pochodzącej belki podtrzymuje i obraca rurę, dzięki czemu na całym obwodzie widać tę samą atmosferę pieca, a rozkład temperatury na całej długości pozostaje równy. Taka jednorodność jest trudna do osiągnięcia, gdy rura spoczywa w sposób ciągły na obracających się rolkach.
P: Jakiej wydajności można się spodziewać po linii do obróbki cieplnej rur?
Nowoczesna linia ciągła z piecem-belkowym może przekraczać 50 ton na godzinę, w zależności od średnicy rury, grubości ścianki, długości pieca i czasu wygrzewania wymaganego w specyfikacji.
P: Jak jednolita jest temperatura wzdłuż rury na wyjściu z pieca?
Dobrze-kontrolowane linie utrzymują całą-zmienność długości w granicach około plus minus 15 stopni Celsjusza w stosunku do wartości zadanej, która zwykle jest wystarczająco ciasna, aby późniejsze hartowanie pozwoliło uzyskać spójne właściwości na całej długości.
P: Czy obróbka cieplna zmienia wymiary rury?
Można. Hartowanie wprowadza naprężenia termiczne, które mogą powodować owalność lub krzywiznę, zatem prawidłowo zaprojektowana linia utrzymuje małe odkształcenie poprzez równomierne ogrzewanie i równomierne chłodzenie, a następnie przywraca prostość poprzez kontrolowane prostowanie po odpuszczaniu.
P: Które standardy wpływają na parametry obróbki cieplnej?
Specyfikacja produktu tak. API 5CT dla osłon i rurek oraz odpowiednie specyfikacje rur ASTM definiują właściwości mechaniczne, granice twardości i testy, które musi spełnić cykl obróbki cieplnej.
P: Czy jedna linia może obrabiać zarówno rury ze stali węglowej, jak i stali stopowej?
Tak, pod warunkiem, że wartości zadane, czasy wygrzewania, szybkości hartowania i temperatury odpuszczania zostaną zmienione i zakwalifikowane dla każdego gatunku. Gatunki stopów na ogół wymagają wyższych temperatur austenityzowania, ściślejszej kontroli atmosfery i dokładniej monitorowanego hartowania.
