Λόγω της μοναδικής τους γεωμετρίας,Σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα σε σχήμα -(συνήθως ωστενιτικές ποιότητες όπως 304, 316, 321, 347H, 310S, κ.λπ.) αντιμετωπίζουν πιο σύνθετες προκλήσεις κατά τη θερμική επεξεργασία από τους ευθύγραμμους σωλήνες-όπως ανομοιόμορφη κατανομή τάσεων και τάση για ανάπτυξη κόκκων στα λυγισμένα τμήματα. Η σωστή θερμική επεξεργασία είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της σταθερότητας των διαστάσεων, της αντοχής στη διάβρωση και των μηχανικών ιδιοτήτων τους. Οι τυπικές διεργασίες θερμικής επεξεργασίας για ωστενιτικούς ανοξείδωτους χάλυβες περιλαμβάνουν επεξεργασία διαλύματος, ανόπτηση ανακούφισης από τάσεις, επεξεργασία σταθεροποίησης και θερμικές επεξεργασίες που έχουν σχεδιαστεί για την εξάλειψη της φάσης σίγμα (σ).
Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας ευθύγραμμου σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα
1. Ποιες είναι οι μέθοδοι θερμικής επεξεργασίας για τον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα;
I. Θεραπεία διαλύματος
Η επεξεργασία διαλύματος είναι μια διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά την οποία τα εξαρτήματα από ανοξείδωτο χάλυβα θερμαίνονται σε θερμοκρασία διαλύματος (1050–1100 μοίρες). Αυτό επιτρέπει σε όλα τα καρβίδια-καθώς και σε κάθε μαρτενσίτη που σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της ψυχρής επεξεργασίας-να διαλυθούν πλήρως και να μετατραπούν σε ωστενίτη. Στη συνέχεια, το υλικό ψύχεται γρήγορα για να διατηρήσει αυτή τη μικροδομή μονοφασικής- υψηλής- θερμοκρασίας σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή η θερμική επεξεργασία αποδίδει την πιο μαλακή κατάσταση με την υψηλότερη ολκιμότητα.
II. Θεραπεία ανακούφισης από το άγχος
Οι εσωτερικές τάσεις που δημιουργούνται από την ψυχρή εργασία μπορούν να εξαλειφθούν μέσω ανόπτησης σε χαμηλή-θερμοκρασία (275–450 βαθμούς για 0,5–2 ώρες). Μετά από αυτή την επεξεργασία, οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώνονται. Ωστόσο, η επιμήκυνση παραμένει αμετάβλητη.
III. Θεραπεία Σταθεροποίησης
Για να αποφευχθεί η διακοκκώδης διάβρωση, μικρές ποσότητες τιτανίου ή νιοβίου προστίθενται σε ωστενιτικούς χάλυβες, ακολουθούμενες από μια διαδικασία γνωστή ως επεξεργασία σταθεροποίησης. Αυτή η επεξεργασία περιλαμβάνει θέρμανση του υλικού στους 900 βαθμούς, προκαλώντας τη διάλυση των περισσότερων καρβιδίων του χρωμίου. Στη συνέχεια, ο διαλυμένος άνθρακας συνδυάζεται με το τιτάνιο ή το νιόβιο για να σχηματίσει ενώσεις TiC ή NbC που είναι πιο σταθερές από τα καρβίδια του χρωμίου-αποτρέποντας έτσι την καθίζηση των καρβιδίων του χρωμίου στα όρια των κόκκων. Αυτή η επεξεργασία δεν έχει σημαντική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες.
IV. Θερμική επεξεργασία για την εξάλειψη της φάσης σ
Σε ωστενιτικούς χάλυβες υψηλού-χρωμίου με ανεπαρκή περιεκτικότητα σε νικέλιο, η θερμική επεξεργασία μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό της φάσης σ, με αποτέλεσμα τη μείωση της σκληρότητας του χάλυβα σε κρούση (τιμή ak). Για αυτήν την κατηγορία χάλυβα, το εύρος θερμοκρασίας για το σχηματισμό φάσης σ είναι περίπου 500–970 μοίρες. Αποφεύγοντας αυτό το εύρος θερμοκρασίας σχηματισμού και θερμαίνοντας το υλικό σε ακόμη υψηλότερη θερμοκρασία, η φάση σ μπορεί να μετατραπεί σε φάση φερρίτη υψηλής- θερμοκρασίας, αποκαθιστώντας έτσι την σκληρότητα του υλικού.
2. Ποιες είναι οι Συνιστώμενες θερμικές επεξεργασίες για χαλύβδινους σωλήνες σε ψυχρή-σχήμα U-;
Για σωλήνες από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα σε σχήμα U-, η θερμική επεξεργασία εξυπηρετεί κυρίως τους ακόλουθους σκοπούς:
Ανακούφιση από το άγχος: Για την εξάλειψη των υπολειπόμενων εσωτερικών τάσεων που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια των κρύων και θερμών διεργασιών εργασίας-όπως η κάμψη, η συγκόλληση και το ίσιωμα-αποτρέποντας έτσι τη διάβρωση λόγω καταπόνησης και βελτιώνοντας τη σταθερότητα των διαστάσεων.
Βελτιστοποίηση Αντοχής στη Διάβρωση: Μέσω επεξεργασίας διαλύματος, για τη διάλυση των καρβιδίων που μπορεί να έχουν κατακρημνιστεί στα όρια των κόκκων, αποκαθιστώντας έτσι τη βέλτιστη αντοχή στη διάβρωση του υλικού, ιδιαίτερα την αντοχή του στη διακοκκώδη διάβρωση.
Μαλάκωμα και ενίσχυση της πλαστικότητας: Για να επαναφέρετε τη μικροδομή-που μπορεί να έχει σκληρυνθεί λόγω ψυχρής εργασίας-σε μαλακή κατάσταση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ομοιόμορφη, μονοφασική-ωστενιτική δομή, βελτιώνει την πλαστικότητα και την σκληρότητα του υλικού και διευκολύνει την επακόλουθη επεξεργασία ή εφαρμογή.
Ανάλογα με τους συγκεκριμένους στόχους της θερμικής επεξεργασίας, οι σωλήνες U{0}}υποβάλλονται κυρίως στις ακόλουθες δύο διεργασίες:
I. Θεραπεία με διάλυμα (Πλήρης ανόπτηση)
Αυτό αποτελεί την πιο ολοκληρωμένη μορφή θερμικής επεξεργασίας και εφαρμόζεται σε καταστάσεις που απαιτούν μέγιστη αντοχή στη διάβρωση και βέλτιστη ολκιμότητα.
Α. Στόχος: Για να διαλυθούν πλήρως οι κατακρημνισμένες φάσεις-όπως οι φάσεις καρβιδίων και σίγμα (σ)-στην ωστενιτική μήτρα, επιτυγχάνοντας έτσι μια ομοιόμορφη μικροδομή μιας- φάσης και εξαλείφοντας πλήρως όλες τις τάσεις που προκαλούνται από την επεξεργασία{{3}.
Β. Ροή διαδικασίας:
- Θέρμανση: Θερμάνετε γρήγορα τον σωλήνα U- σε ένα εύρος θερμοκρασίας από 1050 μοίρες έως 1150 μοίρες . Η συγκεκριμένη επιλογή θερμοκρασίας πρέπει να λαμβάνει υπόψη την ποιότητα του χάλυβα (π.χ., οι χάλυβες που φέρουν μολυβδαίνιο-χρειάζονται υψηλότερες θερμοκρασίες) και την ανάγκη να αποτραπεί η υπερβολική τραχύτητα των κόκκων.
- Διαβροχή: Ο χρόνος εμποτισμού υπολογίζεται με βάση το πάχος του τοιχώματος, που κυμαίνεται συνήθως από 1 έως 1,5 λεπτό ανά χιλιοστό. Για παράδειγμα, ένας σωλήνας U- με πάχος τοιχώματος 4,5 mm θα απαιτούσε χρόνο εμποτισμού περίπου 5 έως 7 λεπτών. Είναι σημαντικό να διασφαλίσετε ότι όλα τα τμήματα του σωλήνα U-και ιδιαίτερα τα λυγισμένα τμήματα-φθάνουν ομοιόμορφα τη θερμοκρασία στόχο.
- Ψύξη: Η ταχεία ψύξη είναι το κρίσιμο βήμα. Οι σωλήνες πρέπει να σβήνουν γρήγορα σε νερό (ή να ψύχονται με ψεκασμό-στην περίπτωση σωλήνων με λεπτά-τοιχώματα) για να κατασταλεί η επανακαθίζηση καρβιδίων εντός του εύρους θερμοκρασίας ευαισθητοποίησης (850 βαθμοί έως 400 μοίρες). Για τους σωλήνες U-, πρέπει να σχεδιαστούν εξειδικευμένα εξαρτήματα ή συγκεκριμένα μοτίβα ροής νερού ώστε να διασφαλίζεται ότι τόσο η εσωτερική όσο και η εξωτερική ακτίνα της κάμψης ψύχονται ομοιόμορφα και γρήγορα, αποτρέποντας έτσι την ανομοιόμορφη ψύξη από τη δημιουργία νέων υπολειμματικών τάσεων.
II. Ανόπτηση-Ανακούφισης από το στρες (ανόπτηση σε χαμηλή-Θερμοκρασία)
Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται όταν ο πρωταρχικός στόχος είναι η εξάλειψη της υπολειμματικής τάσης και όταν οι απαιτήσεις σχετικά με την αντοχή στη διακοκκώδη διάβρωση δεν είναι ιδιαίτερα αυστηρές.
Α. Στόχος: Για μερική ανακούφιση των υπολειμματικών τάσεων, ενισχύοντας έτσι τη σταθερότητα των διαστάσεων και την αντίσταση στη διάβρωση λόγω καταπόνησης, ενώ ταυτόχρονα αποφεύγεται η υπερβολική μαλάκυνση του υλικού ή η πρόκληση σημαντικής παραμόρφωσης.
Β. Ροή διαδικασίας:
- Θέρμανση: Θερμάνετε τους σωλήνες σε ένα σχετικά χαμηλό εύρος θερμοκρασίας από 275 βαθμούς έως 450 βαθμούς.
- Μούλιασμα: Διατηρήστε τη θερμοκρασία (μούλιασμα) για διάρκεια από 0,5 έως 2 ώρες.
- Ψύξη: Ψύξτε αργά, συνήθως με ψύξη σε φούρνο ή ψύξη με αέρα. Αυτή η διαδικασία έχει ελάχιστο αντίκτυπο στην ακεραιότητα των διαστάσεων (παραμόρφωση) των σωλήνων U-.
3. Ποιες είναι οι βασικές προφυλάξεις για τη θερμική επεξεργασία με σωλήνα U-;
Για σωλήνες από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα σχήματος U-, η επεξεργασία με διάλυμα είναι η προτιμώμενη διαδικασία για τη διασφάλιση ολοκληρωμένης απόδοσης-ιδιαίτερα αντοχής στη διάβρωση. Ωστόσο, το κρίσιμο στοιχείο έγκειται στην επίτευξη ταχείας και ομοιόμορφης ψύξης για την πρόληψη της καθίζησης καρβιδίου. Αντίστροφα, η ανόπτηση ανακούφισης από το στρες-χρησιμεύει ως συμβιβαστική λύση-που χρησιμοποιείται υπό συγκεκριμένες απαιτήσεις-που έχει ως αποτέλεσμα λιγότερη παραμόρφωση και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Στην πρακτική της κατασκευής, η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας πρέπει να διαμορφώνεται επιστημονικά και να ελέγχεται αυστηρά με βάση τη συγκεκριμένη ποιότητα υλικού, τις διαστάσεις, το ιστορικό επεξεργασίας και το επιδιωκόμενο περιβάλλον συντήρησης των σωλήνων σχήματος U-.
Ι. Ομοιόμορφη Θέρμανση: Το λυγισμένο τμήμα ενός σωλήνα σε σχήμα U{0}}μπορεί να υποστεί ανομοιόμορφη θέρμανση εντός του κλίβανου. Επομένως, απαιτείται σωστή τοποθέτηση ή χρήση ανεμιστήρων κυκλοφορίας για να διασφαλιστεί ένα ομοιόμορφο πεδίο θερμοκρασίας.
II. Πρόληψη παραμόρφωσης: Σε υψηλές θερμοκρασίες, οι σωλήνες σχήματος U{0}}είναι ευαίσθητοι σε παραμόρφωση υπό το βάρος τους. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται εξειδικευμένα στηρίγματα ή εξαρτήματα για τη διατήρησή τους στην κατάλληλη θέση.
III. Ταχεία και Ομοιόμορφη Ψύξη: Αυτό αποτελεί τη μεγαλύτερη πρόκληση στην επεξεργασία με διάλυμα σωλήνων σε σχήμα U-. Η ιδανική μέθοδος ψύξης περιλαμβάνει το να επιτρέπεται στο ψυκτικό μέσο (νερό) να ρέει γρήγορα και ομοιόμορφα τόσο στην εσωτερική όσο και στην εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα. Στην πράξη, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με έγχυση νερού υπό πίεση από το ένα άκρο, επιτρέποντάς του να εξέρχεται από το άλλο. Αυτή η τεχνική διασφαλίζει ότι δεν σχηματίζονται «στάσιμες ζώνες» ή φιλμ ατμού μέσα στο λυγισμένο τμήμα, διευκολύνοντας έτσι την ταχεία ψύξη σε ολόκληρο το σωλήνα.
IV. Καταγραφή παραμέτρων διαδικασίας: Τα δεδομένα σχετικά με κάθε κύκλο θερμικής επεξεργασίας-συμπεριλαμβανομένου του ρυθμού θέρμανσης, της θερμοκρασίας αιχμής, του χρόνου διατήρησης και της μεθόδου ψύξης-πρέπει να καταγράφονται αυστηρά για να διευκολύνεται η ιχνηλασιμότητα και ο ποιοτικός έλεγχος.