Výroba za studena válcovaných trubek – Vlastnosti výroby, provozní podmínky a použití titanových trubek pro zařízení tepelné výměny
Válcování trubek z titanové slitiny se vyrábí z lisovaných nebo za tepla válcovaných trubkových polotovarů. Na povrchu obrobku jsou vady, které se objevily v důsledku předchozího zpracování. Tyto vady a plynem nasycená vrstva, která se objevuje při zahřívání obrobku pro lisování nebo válcování, jakož i při následném žíhání, leží v hloubce do 1 mm od vnitřního povrchu obrobků a do 0,3 mm od vnějšího povrchu.
Vady na vnitřním povrchu obrobku jsou eliminovány vyvrtáváním s odstraněním vnitřního průměru do 2,0 mm. V tomto ohledu se průměr polotovaru trubky obvykle považuje za ne menší než 25 mm.
Vnější povrch přířezů není po lisování většinou mechanicky opracován. To je vysvětleno skutečností, že vady na vnějším povrchu jsou během procesu válcování nataženy a částečně vyhlazeny a jejich hloubka se zmenšuje. Po prvním válcování se trubky brousí na bezhrotých bruskách s tloušťkou úběru vrstvy 0,1-0,15 mm, podrobí se moření, žíhání a poté se opět přivedou do válcovny za studena (CRM) nebo redukční stolice za studena (CRM) k následnému válcování na hotové rozměry. Schéma výroby bezešvých titanových trubek válcovaných za studena je na obrázku 24.
Trubky ze slitin VT1-0, VT1-00, OT4-0 o průměru 25mm a větším se vyrábí ve dvou vývalcích, o průměru menším než 25mm – ve třech vývalcích.[2]
Trubky z těžko deformovatelných slitin typu OT4 a OT4-1 o průměru 25 mm a více jsou vyráběny ve třech válcování, z nichž dvě jsou prováděny na válcovnách KhPT a jedno na válcovně KhPTR. Současně se výrazně snižují rozdíly v tloušťce stěny trubek.[2]
Maximální komprese dosažená při deformaci za studena technicky čistého titanu je 25-90%. Legující prvky obecně snižují zpracovatelnost titanu za studena. Například zavedení hliníku zvyšuje pevnost slitin titanu a snižuje jeho tažnost. Plastičnost slitin titanu a hliníku navíc výrazně klesá, je-li obsah hliníku vyšší než 5 %.[6]
Mnoho slitin ve studeném stavu má relativně nízkou plasticitu, jsou citlivé na řezy a při deformaci se stávají pevnějšími. Proto byla při vývoji technologie výroby těchto trubek věnována velká pozornost hledání co nejracionálnější kalibrace pracovního nástroje, volbě deformačních režimů, přípravě trubek pro válcování a dokončovací úpravě trubek.
Při válcování trubek za studena na válcovnách za studena vyrobených ze slitin titanu nepřesahuje maximální zmenšení průřezu obrobku 70-75 %, i když na základě bezpečnostní rezervy součástí válcovny lze míru deformace v tomto případě považovat za výrazně vyšší.
Před válcováním titanových zesíťovaných trubek se v případě předchozího válcování uhlíkových nebo korozivzdorných ocelových trubek očistí podávací šnek a tyč od nečistot a kalu.
Vzhledem k vysoké tendenci slitin drtit dosedající konce polotovarů přiváděných do deformační zóny a zejména při válcování trubek z polotovarů o tloušťce stěny menší než 5 mm, musí být válcovací stolice vybavena středícími vodítky a kvalitně připravenými tyčemi, případně spojkami a tlačníky. Hromadné válcování se provádí až po kontrole správnosti nastavení mlýna a jeho konečného seřízení na prvních dvou trubkách.
Chlazení pracovního kužele během procesu válcování musí být prováděno přiváděním emulze. Je povoleno úplné vyvaření emulze na pracovním kuželu. Kontrola kvality vnějšího povrchu trubek během procesu válcování se provádí minimálně na každé páté trubce. Kromě toho je pravidelně kontrolován stav pracovní plochy drážky a pracovního kužele.
Kontrola kvality vnitřního povrchu trubek se provádí [6]:
– kontrolou pracovní plochy trnu při každém překládání;
— prohlídkou dutiny trubky s vnitřním průměrem 9 mm nebo větším z konce každé třetí trubky pomocí zkráceného periskopu;
— výběrem kontrolních vzorků o délce 9–40 mm z každé desáté trubky (u trubek s vnitřním průměrem menším než 60 mm). Před kontrolou jsou vzorky odmaštěny, podrobeny hlubokému leptání v roztoku dusíku a kyseliny fluorovodíkové a rozřezány v podélném směru nebo zničeny v lisu.
Vnější průměr a tloušťka stěny se pravidelně kontrolují pomocí mikrometru na každé páté trubce.
Proces válcování a tažení za studena a kvalita za studena válcovaných a za studena tažených trubek vyrobených ze slitin titanu je značně ovlivněna procesními mazivy. Maziva musí splňovat řadu požadavků: musí pomáhat snižovat koeficient tření a snižovat odolnost kovu vůči plastické deformaci, mít silnou přilnavost ke kovu, mít vysoké adsorpční vlastnosti a musí být snadno a úplně odstranitelná z povrchu trubky.
Jako technologické mazivo pro válcování trubek za studena se obvykle používá následující složení: dusičnan sodný 35-40, mletý mastek 20-25, OP-10 45-35.
Analýza vlastností technologie výroby titanových trubek tedy prokázala, že ve světové praxi se používají různé výrobní metody: svařování, lisování, tažení, válcování za tepla a za studena. Navíc v zahraničí je hlavní metodou výroby titanových trubek lisování. V Rusku jsou hlavními metodami výroby trubek z titanu a jeho slitin válcování za tepla a za studena.
Zvláštností válcování titanových trubek za tepla na TPA s automatickou válcovací stolicí je intenzivní přilnutí kovu k válci, proto se v praxi válcování provádí bez automatické stolice.
Při válcování za studena je velká pozornost věnována kalibraci pracovního nástroje, volbě deformačních režimů, přípravě trubek k válcování a konečné úpravě trubek.
Také po každé fázi výroby prochází potrubí kontrolou kvality.
klasifikace, výrobní proces a mechanické vlastnosti bezešvých ocelových trubek
Monel 400 Pipes & Tubes
Podle různých výrobních metod se dělí na trubku deformovanou za tepla, trubku válcovanou za studena, trubku taženou za studena, vytlačovanou trubku, zvedací trubku atd., které mají všechny své technologické předpisy. Materiály – běžná a kvalitní uhlíková konstrukční ocel. (ocel Q215-A~Q275-A a 10~50), nízkolegovaná ocel (09MnB, 16MN atd.), legovaná ocel, nerezová kyselinovzdorná ocel atd. Podle použití se dělí na dvě kategorie: obecné použití (pro vodu, plynovody a konstrukční prvky, mechanické díly) a speciální použití (pro kotle, geologický průzkum, kyselinám atd.).
Bezešvé ocelové trubky jsou široce používány. Bezešvé ocelové trubky pro všeobecné použití jsou válcovány z běžné uhlíkové konstrukční oceli, nízkolegované konstrukční oceli nebo legované konstrukční oceli s největší výtěžností a používají se hlavně jako potrubí nebo konstrukční díly pro přepravu kapalin. .2. Podle různého použití se dělí na tři druhy potravin: Normy jsou opakující se věci s vlastnostmi souvisejícími s rozmanitostí, v ekonomických a technologických činnostech. Podle chemického složení a mechanických vlastností; b. Podle mechanických vlastností; C. Podle hydraulických zkoušek. Ocelové trubky dodávané v kategoriích A a B, pokud jsou použity k odolnosti proti tlaku kapaliny, musí být také podrobeny hydrostatické zkoušce. 3. Existuje mnoho druhů speciálních bezešvých trubek, jako jsou bezešvé trubky pro kotle, bezešvé trubky pro chemickou energetiku, bezešvé trubky pro geologické použití a bezešvé trubky pro ropný průmysl.
Bezešvé ocelové trubky mají duté profily a jsou široce používány jako potrubí pro přepravu kapalin, jako jsou potrubí pro přepravu ropy, zemního plynu, plynu, vody a některých pevných materiálů. Ve srovnání s pevnou ocelí, jako je kruhová ocel, je ocelová trubka lehčí, když je pevnost v ohybu a v krutu stejná, a jedná se o ekonomický ocelový profil.
Je široce používán při výrobě konstrukčních dílů a mechanických dílů, jako jsou trubky na vrtání oleje, automobilové převodové hřídele, rámy jízdních kol a ocelová lešení používaná ve stavebnictví. Použití ocelových trubek k výrobě prstencových dílů může zlepšit využití materiálu, zjednodušit výrobní procesy, ušetřit materiály a pracovní hodiny. K výrobě se široce používají ocelové trubky.
① Hlavní výrobní proces bezešvých ocelových trubek válcovaných za tepla (△ hlavní proces kontroly):
Příprava a kontrola polotovarů trubek △ → ohřev polotovarů trubek → děrování → válcování trubek → opětovný ohřev oceli → fixace (zmenšený) průměr → tepelné zpracování △ → rovnání hotové trubky → konečná úprava → kontrola △ (nedestruktivní, fyzikální a chemická, kontrola Tchaj-wan) → skladování
②Hlavní výrobní proces bezešvých ocelových trubek válcovaných za studena:
Příprava obrobku→mazání moření→válcování za studena (tažení)→tepelné zpracování→rovnání→dokončování→kontrola
Výrobní proces bezešvých ocelových trubek pro všeobecné použití lze rozdělit do dvou typů: tažení za studena a válcování za tepla. Výrobní proces bezešvých ocelových trubek válcovaných za studena je obecně složitější než proces výroby válcovaných za tepla. Při rozměrové zkoušce, pokud povrch nereaguje na trhliny, se kulatá trubka rozřízne řezacím strojem a nařeže se na polotovar dlouhý asi jeden metr. Poté vstupte do procesu žíhání, žíhání je nutné mořit kyselou kapalinou a dávejte pozor, zda při moření není na povrchu hodně puchýřů. Pokud je bublin mnoho, znamená to, že kvalita ocelové trubky neodpovídá příslušné normě. Vzhledově je bezešvá ocelová trubka válcovaná za studena kratší než bezešvá ocelová trubka válcovaná za tepla. Tloušťka stěny bezešvých ocelových trubek válcovaných za studena je obecně tenčí než u bezešvých ocelových trubek válcovaných za tepla, ale povrch vypadá jasněji než tlustostěnné bezešvé ocelové trubky a povrch není příliš. Velmi hrubý a měřidlo nemá příliš mnoho otřepů.
Podmínka dodání bezešvých ocelových trubek válcovaných za tepla je obecně taková, že stav válcovaný za tepla je dodáván po tepelném zpracování. Po kontrole kvality by měla být bezešvá ocelová trubka válcovaná za tepla přísně vybrána personálem ručně. Po kontrole kvality by měl být povrch naolejován, poté následuje několik experimentů tažení za studena a experiment s perforací by měl být proveden po zpracování válcováním za tepla. Pokud je průměr perforace příliš velký, měl by být narovnán a opraven. Po narovnání se dopravníkem přenese do defektoskopu k pokusu s defektoskopií, nakonec se označí a umístí do specifikací a poté se umístí do skladu.
Kulatý polotovar trubek→zahřívání→propichování→tříválcové šikmé válcování, kontinuální válcování nebo vytlačování→odstranění trubek→dimenzování (nebo redukce)→chlazení→narovnání→hydrostatické testování (nebo detekce vad)→označení→sklad bezešvých ocelových trubek Vyrábí se z ocelových ingotů nebo plných trubkových polotovarů perforací, aby se vytvořily kapiláry válcované za studena nebo tažené za tepla a poté válcované Charakteristiky bezešvých ocelových trubek jsou vyjádřeny v milimetrech vnějšího průměru. * Tloušťka stěny.
Vnější průměr bezešvé trubky válcované za tepla je obecně větší než 32 mm, tloušťka stěny je 2,5-200 mm, vnější průměr bezešvé trubky válcované za studena může dosáhnout 6 mm, tloušťka stěny může dosáhnout 0,25 mm a tenkostěnná trubka může dosáhnout 5 mm. Válcování má vyšší rozměrovou přesnost než válcování za tepla.
Bezešvé ocelové trubky se obecně vyrábějí z 10, 20, 30, 35, 45 a další vysoce kvalitní uhlíkové oceli 16Mn, 5МЫ a další nízkolegované konstrukční oceli nebo 40Cr, 30CrMnSi, 45Mn2, 40MnB a jiné kombinované oceli válcované za tepla nebo za studena. Bezešvé trubky vyrobené z nízkouhlíkové oceli, jako je 10 a 20, se používají hlavně pro potrubí přepravy kapalin. 45, 40 Bezešvé trubky z chromu a dalších středně uhlíkových ocelí se používají k výrobě mechanických dílů, jako jsou naložené díly automobilů a traktorů. Bezešvé ocelové trubky se obecně používají k provádění zkoušek pevnosti a zploštění. Ocelové trubky válcované za tepla se dodávají ve stavu válcovaném za tepla nebo tepelně zpracovaném stavu. Ocelové trubky válcované za studena jsou dodávány v tepelně zpracovaném stavu.
Válcování za tepla, jak název napovídá, má vysokou teplotu válcování, takže deformační odpor je malý a lze dosáhnout velkého stupně deformace. Vezmeme-li jako příklad válcování ocelového plechu, tloušťka desky kontinuálního lití je obecně asi 230 mm a po hrubém válcování a konečném válcování je konečná tloušťka 1 až 20 mm. Současně jsou vzhledem k malému poměru šířky k tloušťce ocelového plechu požadavky na rozměrovou přesnost relativně nízké a problém tvaru desky není tak jednoduchý a hlavním ovládacím prvkem je ovládání koruny. Pro ty, kteří mají organizační požadavky, je to obecně realizováno řízeným válcováním a řízeným chlazením, to znamená řízením otevírací teploty a konečné válcovací teploty dokončovacího válcování. Kulatý polotovar trubek → ohřev → perforace → hlava → žíhání → moření → olejování (poměďování) → víceprůchodové tažení za studena (válcování za studena) → polotovar trubky → tepelné zpracování → rovnání → hydraulické testování (detekce vad) → značení → skladování.
Index mechanického výkonu
Mechanické vlastnosti oceli jsou důležitými ukazateli pro zajištění vlastností při konečném použití. (mechanické vlastnosti) oceli, které závisí na chemickém složení a systému tepelného zpracování oceli. V normě pro ocelové trubky jsou podle různých požadavků použití specifikovány vlastnosti v tahu (pevnost v tahu, mez kluzu nebo mez kluzu, relativní tažnost), indexy tvrdosti a rázové houževnatosti a také vlastnosti pro vysoké a nízké teploty požadované uživateli.
① Pevnost v tahu (σb)
Při tahové zkoušce se maximální síla (Fb), kterou může vzorek vydržet v okamžiku porušení, dělená původní plochou průřezu (TA) vzorku (p), nazývá mez pevnosti v tahu (σb) a jednotka měření je N/mm2 (MPa). Představuje maximální schopnost kovového materiálu odolávat poškození při tahu.
U kovových materiálů s mezí kluzu se napětí, při kterém může vzorek pokračovat v prodlužování bez zvýšení síly (zůstává konstantní) během protahování, nazýváno mez kluzu. Pokud síla klesá, je třeba rozlišovat mezi horní a dolní mezí kluzu. Jednotkou meze kluzu je N/mm2. (MPa).
Horní mez kluzu (σsu): maximální napětí před tím, než se vzorek poddá a síla poprvé klesne; nižší mez kluzu (σsl): minimální napětí ve fázi kluzu, kdy je ignorován počáteční přechodný efekt.
③Prodloužení po selhání (p)
Při zkoušce tahem se procentuální nárůst měrné délky vzorku po jeho přetržení nazývá prodloužení. Je reprezentován σ a jednotka měření je %. Vzorec pro výpočet: σ=(Lh-Lo)/L0*100%
④ Smrštění sekce (ψ)
Při zkoušce tahem se procento maximální redukce plochy průřezu při zmenšeném průměru vzorku po porušení vzorku nazývá zmenšení plochy. Vyjadřuje se v ψ a jednotka měření je %. Vypočítá se následovně:
Schopnost kovu odolávat tlaku tvrdým předmětem se nazývá tvrdost. Podle různých zkušebních metod a oblastí použití lze tvrdost rozdělit na tvrdost podle Brinella, tvrdost Rockwella, tvrdost podle Vickerse, tvrdost Shore, mikrotvrdost a tepelnou odolnost. U trubek se běžně používají tři tvrdosti: Brinell, Rockwell a Vickers.
- Tvrdost podle Brinella (HB)
Použijte ocelovou kuličku nebo kuličku ze slinutého karbidu určeného průměru k vtlačení do povrchu vzorku specifikovanou zkušební silou. (F), odstraňte zkušební sílu po stanovené době držení a změřte průměr vtisku (L) na povrchu vzorku. Hodnota tvrdosti podle Brinella je podíl zkušební síly dělený povrchem kulového vtisku. Vyjádřeno v BBS (ocelová koule), jednotka měření je N/mm2 (MPa).
Testování tvrdosti podle Brinella je přesnější a spolehlivější, ale HBS je obecně vhodné pouze pro kovové materiály s pevností menší než 450 N/mm2. (MPa), není vhodný pro tvrdší ocel nebo tenčí plechy. Mezi standardy ocelových trubek je nejrozšířenější tvrdost podle Brinella a tvrdost materiálu je často vyjádřena průměrem vtisku d, což je intuitivní a pohodlné.
příklad: 120ХБС10/1000/30: Označuje, že hodnota tvrdosti podle Brinella naměřená ocelovou kuličkou o průměru 10 mm při působení zkušební síly 1000 kgf (9.807 kN) po dobu 30 s (sekund) je 120 N/mm2 (MPa).