Teräsputkien lämpökäsittelyopas - Karkaisukarkaisun normalisointi

Lämpökäsittely on kontrolloitu prosessi, jossa teräsputki kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan, pidetään tässä lämpötilassa tietyn ajan ja jäähdytetään sitten säädetyllä nopeudella. Tarkoituksena on muuttaa teräksen mikrorakennetta ja siten muuttaa sen mekaanisia ominaisuuksia - lujuutta, kovuutta, sitkeyttä ja sitkeyttä. Lämpökäsittely on välttämätöntä standardien, kuten ASTM, API ja EN, edellyttämien ominaisuuksien saavuttamiseksi. Ilman asianmukaista lämpökäsittelyä teräsputki ei välttämättä täytä myötölujuuden vähimmäisvaatimuksia, se voi puuttua lujuudesta matalassa lämpötilassa tai se voi olla liian kova, mikä johtaa halkeiluihin tai vedyn aiheuttamaan vaurioitumiseen.

Lämpökäsittelyn tarve syntyy putketuotannon eri vaiheissa. Kuumavalssauksen tai kylmävedon jälkeen muodostunut mikrorakenne on tyypillisesti epätasainen ja voi sisältää ei-toivottuja faaseja. Lämpökäsittely homogenisoi rakennetta ja lievittää sisäisiä jännityksiä. Hitsauksen jälkeen lämpö{5}}vaikutusvyöhykkeellä (HAZ) voi olla kovettunut tai hauras mikrorakenne, joka vaatii jälki-hitsauksen lämpökäsittelyä (PWHT) ominaisuuksien palauttamiseksi. Standardit, kuten A106 Gr.B, edellyttävät normalisoitua tilaa tietyille kooille, kun taas API 5L X60 ja sitä uudemmat vaativat tyypillisesti karkaisun ja karkaisun (Q&T) korkealujuuksille.

Normalisointi sisältää putken kuumentamisen lämpötilaan, joka on noin 30{7}}50 astetta Ac3-muutoslämpötilan yläpuolella (lämpötila, jossa ferriitti muuttuu täysin austeniitiksi), pitämistä täydellisen austenisoitumisen varmistamiseksi ja sitten jäähdyttämistä tyynessä ilmassa. Hiiliteräkselle (A106 Gr.B) normalisointilämpötila on tyypillisesti 870-930 astetta. Ilman hidas jäähtyminen tuottaa hienon perliitti{10}}ferriittimikrorakenteen, jolla on tasainen raekoko. Normalisointi jalostaa valssatun raerakenteen, homogenisoi kemiallisen koostumuksen ja parantaa sitkeyttä verrattuna valssattuihin olosuhteisiin.

Yleensä normalisointia vaativia putkia ovat A106 Gr.B (vakiotoimitusehto kokoille, joiden seinämän paksuus on > 19 mm), A333 Gr.6 matalan lämpötilan putki (normalisointi varmistaa hienorakeisen rakenteen, jota tarvitaan alhaisen -lämpötilojen iskunkestävyyttä varten) ja monet hiiliteräslaadut yleiseen painehuoltoon. Normalisointiprosessi parantaa myös työstettävyyttä luomalla tasaisen, suhteellisen pehmeän mikrorakenteen. Normalisoinnin jälkeen putken mekaaniset ominaisuudet ovat tasaiset sen pituudella ja kehällä, mikä on välttämätöntä ennustettavan suorituskyvyn kannalta paineen alaisena.

Sammutus käsittää putken kuumentamisen austenitointilämpötilaan (tyypillisesti 850-950 astetta hiiliteräkselle, 1040-1080 astetta P91/P92-seosteräkselle) ja sen jälkeen nopean jäähdytyksen sammutusväliaineessa - vesi-, öljy- tai polymeeriliuoksessa. Nopea jäähdytys vaimentaa diffuusioohjattua muutosta perliitiksi ja sen sijaan edistää martensiitin, kovan, erittäin lujan mikrorakenteen, muodostumista. Jäähdytysnopeuden on ylitettävä tietyn teräskoostumuksen kriittinen jäähdytysnopeus, jotta saavutetaan täydellinen martensiitin muunnos. Vesisammutus tarjoaa nopeimman jäähdytysnopeuden, mutta voi aiheuttaa vääristymiä tai halkeamia. Öljy- ja polymeerisammutus tarjoaa hitaamman, kontrolloidumman jäähdytyksen ja vähentää halkeiluriskiä.

Jäähdytystä vaativat putket sisältävät korkean{0}}lujuuden API 5L -laadut (X60–X80), joissa vähimmäismyötölujuuden on saavutettava 414-552 MPa, sekä API 5CT kotelo- ja letkulaadut (N80, L80, P110) öljykaivohuoltoa varten. Karkaisuaineen valinta riippuu teräksen koostumuksesta ja putken geometriasta. Paksu -seinämäinen putki voi olla tarpeen vesisammutuksen saavuttamiseksi riittävän jäähdytysnopeuden saavuttamiseksi seinän keskellä, kun taas ohutseinäisessä putkessa voidaan käyttää öljyä tai polymeeriä vääristymisriskin vähentämiseksi.

Karkaisu suoritetaan välittömästi sammutuksen jälkeen, ja se sisältää putken uudelleenlämmittämisen Ac1-muutoslämpötilan alapuolelle (tyypillisesti 500-750 astetta laadusta riippuen), pitoa tietyn ajan ja sitten jäähdytyksen. Karkaisu vähentää karkaisun aikana syntyviä sisäisiä jännityksiä, alentaa kovuutta määrätylle tasolle ja parantaa sitkeyttä sallimalla martensiitin osittaisen hajoamisen karkaisuksi martensiitiksi. Ilman karkaisua sammutettu putki olisi liian hauras huoltoa varten ja se olisi herkkä halkeilemaan paineen tai iskujen vaikutuksesta.

Matalan-lämpötilan karkaisu (150-300 astetta) vähentää kovuutta mahdollisimman vähän ja säilyttää korkean lujuuden, jota käytetään joissakin korkean-lujuuden luokissa. Korkean-lämpötilan karkaisu (600-750 astetta) vähentää merkittävästi kovuutta, mutta parantaa huomattavasti sitkeyttä. Sitä käytetään lujuuden ja sitkeyden tasapainoa vaativissa lujuuslaaduissa, kuten API 5L X65/X70. Karkaisun ja karkaisun yhdistelmä (Q&T) on vakioprosessi erittäin lujille putkilajeille, ja se tarjoaa huomattavasti paremmat mekaaniset ominaisuudet kuin pelkällä normalisoinnilla.

Täysi hehkutus sisältää kuumentamisen austenitointialueelle, hitaan jäähdytyksen uunissa karkean perliittirakenteen tuottamiseksi ja jäähdyttämisen huoneenlämpötilaan. Täysi hehkutus tuottaa alhaisimman lujuuden ja korkeimman sitkeyden. Sitä käytetään harvoin standardiputkien valmistuksessa, mutta sitä voidaan käyttää vaativiin muovausoperaatioihin tai monimutkaisten valmistettujen komponenttien jännityksen poistamiseen. Jännityksenpoistohehkutus (kutsutaan myös prosessihehkutukseksi) suoritetaan 550-650 asteessa hiiliteräkselle muunnoslämpötilan alapuolella jäännösjännitysten lievittämiseksi kylmävedosta tai kylmämuovauksesta vaikuttamatta merkittävästi mekaanisiin ominaisuuksiin. Sferoidisoiva hehkutus (pitkä pito juuri Ac1:n alapuolella) muuntaa karbidihiutaleet pallomaisiksi hiukkasiksi, mikä parantaa huomattavasti laajaa koneistusta vaativien putkien työstettävyyttä. Hehkutusta käytetään myös tarkkuusputkissa (kylmävedetyt) kylmävetotoiminnon jälkeen muovattavuuden palauttamiseksi ja työkarkaisujen vähentämiseksi - katsoTarkkuus vs standardi putkiohjain.

Käsitellä	Lämmityslämpötila	Jäähdytysmenetelmä	Mikrorakenne	Vahvuus	Kovuus
Normalisoidaan	AC3 + 30-50 astetta	Vielä ilmaa	Hieno perliitti + ferriitti	Keskikokoinen	Hyvä
Sammutus	AC3 + 30-50 astetta	Vesi/öljy/polymeeri	Martensiitti	Erittäin korkea	Matala (-sammutettuna)
Karkaisu	Alle AC1 (500-750 astetta)	Ilma tai uuni	Karkaistu martensiitti	Korkea{0}}Keskitaso	Erinomainen
Täysi hehkutus	AC3 + 30-50 astetta	Uunin hidas jäähdytys	Karkeaa perliittiä	Matala	Kohtalainen
Stressiä lievittävä	550-650 astetta	Hitaasti viileää	Ei muutosta	Ei muutosta	Parannettu

Hiiliteräsputki (A106 Gr.B) toimitetaan tyypillisesti normalisoidussa kunnossa lämpökäsittelyä vaativille kooille tai valssattuina pienemmille ohuille{3}}seinäkokoille. API 5L -linjaputki voidaan toimittaa normalisoidussa, normalisoivassa valssatussa tai Q&T-tilassa laadusta ja seinämän paksuudesta riippuen. Korkeammat arvot (X60 ja uudemmat) vaativat yleensä Q&T:n tai termomekaanisen ohjatun käsittelyn (TMCP). Seosteräsputki (A335 P11, P22, P91) toimitetaan aina normalisoidussa ja karkaistussa kunnossa. P91 vaatii tarkkaa normalisointilämpötilan (1040-1080 astetta) ja karkaisun (730-780 astetta) hallintaa optimoidun karkaistun martensiittirakenteen kehittämiseksi hienoilla vanadiini-niobiumkarbonitridisakoilla, jotka tarjoavat sen poikkeuksellisen virumislujuuden. Ruostumaton teräsputki (304/316) vaatii liuoshehkutuksen 1010-1120 asteessa, jota seuraa nopea jäähdytys (vesijäähdytys tai nopea ilmajäähdytys), jotta estetään kromikarbidin saostuminen, mikä heikentäisi korroosionkestävyyttä.

Putkien lämpökäsittelyyn käytetään kahta pääuunityyppiä: jatkuvatoimisia rullauunien uuneja (vakiokokoisten{0}}suurten volyymien tuotantoon) ja sarja-auton-pohjauuneja (halkaisijaltaan suurille, paksuille-seinämille tai erikoisseosputkelle). Lämpötilan tasaisuus on kriittinen: uunin lämpötilan on oltava ±10 asteen sisällä asetuspisteestä koko työalueella. Nykyaikaisissa uuneissa käytetään useita automaattisiin ohjausjärjestelmiin kytkettyjä termopareja, jotka tallentavat aika{7}}lämpötilakäyrät jokaiselle lämpökäsittelyjaksolle. Nämä tietueet tarjoavat jäljitettävyyden sen osoittamiseksi, että jokainen putki tai erä on saanut määritellyn lämpökäsittelyn. Lämpökäsittelyn jälkeen putket saattavat vaatia suoristamista vääristymien korjaamiseksi. Tämä tehdään tavallisesti 7-rullaisessa tai 9-rullisessa telasuorastajassa, minkä jälkeen suoritetaan kovuustesti lämpökäsittelyn tehokkuuden varmistamiseksi.

Väärä lämpökäsittely voi aiheuttaa vikoja. Ylikuumeneminen tai palaminen tapahtuu, kun lämpötila ylittää suositellun maksimin, mikä aiheuttaa jyvien karkenemista ja alkavaa sulamista raerajoilla. Hiilenpoisto tarkoittaa hiilen häviämistä pintakerroksesta, jolloin muodostuu pehmeä, vähähiilinen{2}}kerros, joka vähentää väsymislujuutta. Sammuttavat halkeamat johtuvat liian nopeasta jäähtymisestä tai geometrisista jännityskeskittymistä, yleisimmin paksuissa-seinämissä tai monimutkaisissa{5}}poikkileikkauksissa. Kovuuden epätasaisuus voi johtua uunin epätasaisesta lämpötilasta, epätasaisesta jäähdytyksestä tai kemiallisen koostumuksen vaihteluista lämmön sisällä. Nämä viat voidaan havaita kovuustestauksella, metallografisella tutkimuksella ja pinta-NDT-menetelmillä.

ManufacturerPipe käyttää nykyaikaisia lämpökäsittelylaitoksia, jotka pystyvät normalisoimaan, Q&T:ään ja jännityksenpoistoon putkille, joiden halkaisija on 1/2" - 48". Uuneissamme on tarkka lämpötilansäätö ja täysiaikainen lämpötilatallennus täydellisen jäljitettävyyden takaamiseksi. Voimme suorittaa kaikki vakiolämpökäsittelyjaksot hiiliteräkselle, seosteräkselle ja ruostumattomalle teräsputkelle ASTM-, API- ja EN-vaatimusten mukaisesti.

Ota yhteyttä tiimiimme lämpökäsittelyprosessien valinnasta ja normalisointi-, Q&T- ja hehkutuspalveluiden kilpailukykyisestä hinnoittelusta.

Pyydä tarjous