Wyżarzanie poniżej temperatury krytycznej (AC1): Inżynierska obróbka cieplna rur stalowych
Wyżarzanie to podstawowy proces termiczny, który zwiększa ciągliwość i zmniejsza twardość, dzięki czemu metal staje się bardziej urabialny. W produkcjibezszwowa i spawana rura stalowawyżarzanie ma kluczowe znaczenie dla wyeliminowania wewnętrznych naprężeń szczątkowych powstających podczas ciągnienia na zimno lub spawania. W zależności od docelowej mikrostruktury inżynierowie określają różne cykle - od wyżarzania z pełnym przesycaniem w przypadku stali nierdzewnej do wyżarzania podkrytycznego- dla gatunków węgla.
1. Wyżarzanie rozpuszczające stal nierdzewną (ASTM A312)
W przypadku austenitycznych stali nierdzewnych (304L/316L) obowiązkowe jest wyżarzanie rozpuszczające: ogrzewanie do około 1050 stopni (1922 stopni F), a następnie szybkie hartowanie w wodzie lub powietrzu. Rozpuszcza to węgliki chromu z powrotem w osnowie austenitu i przywraca odporność na korozję utraconą podczas obróbki na gorąco. Szybkie schładzanie jest niezbędne - powolne schładzanie- spowodowałoby ponowne wytrącenie węglików na granicach ziaren i uwrażliwiłoby stal na atak międzykrystaliczny.
2. Wyżarzanie poniżej temperatury krytycznej (AC1)
Znany również jakowyżarzanie procesoweLubłagodzące stresma to miejsce poniżej temperatury, w której zaczyna tworzyć się austenit. Nakłada się go na rury ze stali węglowej (gatunki ASTM A106, API 5L) po ciągnieniu na zimno, zginaniu na zimno lub spawaniu, gdy potrzebne jest odprężenie naprężeń szczątkowych i zmniejszenie twardości bez zmiany struktury ferrytu-perlitu. Typowe cykle przebiegają w temperaturze 540-700 stopni w przypadku stali węglowej, przy utrzymywaniu przez określony czas w zależności od grubości ścianki, a następnie schładzaniu w nieruchomym powietrzu. Ponieważ nie zachodzi żadna przemiana fazowa, stabilność wymiarowa jest doskonała, a właściwości mechaniczne zmieniają się jedynie nieznacznie – twardość nieznacznie spada, a plastyczność odzyskuje.
3. Tabela porównawcza obróbki cieplnej
| Proces | Zakres temperatur | Podstawowy wynik inżynieryjny |
|---|---|---|
| Pełne wyżarzanie | Powyżej Ac3 (rafinacja) | Maksymalna miękkość i wyrafinowanie ziarna |
| Rozwiązanie Wyżarzanie | ~ 1050 stopni (hartowany) | Przywrócenie odporności na korozję (stal nierdzewna) |
| Sferoidyzacja | Blisko Ac1 (długie przytrzymanie) | Lepsza skrawalność stali wysokowęglowej- |
| Łagodzenie stresu | Poniżej Ac1 (540-700 stopni) | Odciążenie naprężeń szczątkowych, stabilne wymiary |
4. Wpływ na właściwości mechaniczne
Wyżarzanie podkrytyczne zazwyczaj zmniejsza granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie w zamian za znacznie większe wydłużenie (plastyczność). W przypadku rur API 5L X52 lub ASTM A106 klasa B cykl- odprężania po ciągnieniu na zimno przywraca minimalne wydłużenie wymagane przez normę, usuwając jednocześnie naprężenia blokujące, które mogłyby spowodować odkształcenie podczas obróbki lub przedwczesne awarie w pracy cyklicznej.
Często zadawane pytania
Czy wyżarzanie zmniejsza wytrzymałość?
Tak, zazwyczaj zmniejsza plastyczność i wytrzymałość na rozciąganie w zamian za znacznie większe wydłużenie (plastyczność).
Dlaczego szybkie hartowanie jest istotne w przypadku stali nierdzewnej?
Aby zapobiec ponownemu-wytrącaniu się węglików podczas chłodzenia, co mogłoby obniżyć odporność na korozję.
Czy rurę można wyżarzać w terenie?
Miejscowe odprężanie jest możliwe w przypadku indukcyjnych koców grzewczych, ale pełne wyżarzanie wymaga kontrolowanego cyklu pieca.
Co to jest zgorzelina walcownicza podczas wyżarzania?
Warstwa tlenku utworzona podczas ogrzewania w atmosferze-bogatej w tlen; należy go usunąć poprzez trawienie lub piaskowanie.
Jaka jest różnica między wyżarzaniem a normalizacją?
Wyżarzanie wykorzystuje powolne chłodzenie pieca w celu uzyskania maksymalnej miękkości; normalizowanie wykorzystuje chłodzenie powietrzem w celu uzyskania większej wytrzymałości i drobniejszego ziarna.
Kiedy w przypadku rur ze stali węglowej wymagane jest wyżarzanie podkrytyczne-?
Po ciągnieniu na zimno, gięciu na zimno lub spawaniu, gdy wymagane jest odprężenie naprężeń szczątkowych i zmniejszenie twardości bez zmiany struktury ferrytu-perlitu.
