Het afschrikken van gegalvaniseerde stalen buizen is een belangrijk warmtebehandelingsproces om de mechanische eigenschappen ervan te verbeteren. Hieronder geven we een gedetailleerde uitleg over de betekenis, effecten, bedieningsmethoden, selectie van blusmiddelen, positie in het productieproces en belangrijke punten voor nauwkeurige controle.
I. De betekenis en functie van blussen
Afschrikken is een proces waarbij gegalvaniseerde stalen buizen worden verwarmd tot de kritische temperatuur (boven Ac3 of Ac1) en gedurende een bepaalde tijd worden vastgehouden, en vervolgens snel worden afgekoeld in water, olie of andere media. Het kerndoel van dit proces is om het onderkoelde austeniet om te zetten in een martensiet- of bainietstructuur, waardoor de mechanische eigenschappen van de stalen buizen, zoals hardheid, slijtvastheid, sterkte, elasticiteit en taaiheid, aanzienlijk worden verbeterd.
Na het afschrikken en gevolgd door temperen bij verschillende temperaturen kunnen de uitgebreide mechanische eigenschappen van de stalen buis worden aangepast om te voldoen aan de eisen van verschillende toepassingsscenario's. Voor bepaalde speciale staalsoorten kan afschrikken ook hun fysische en chemische eigenschappen verbeteren, zoals het versterken van het ferromagnetisme en het verbeteren van de corrosieweerstand, enz.
II. Impact op de kwaliteit van stalen buizen
Positieve impact
1. Verbeter de mechanische eigenschappen aanzienlijk: de hardheid, slijtvastheid, vermoeiingssterkte en andere belangrijke indicatoren van de stalen buis na het blussen zijn aanzienlijk verbeterd.
2. Verkrijgen van een specifieke structuur: het vormen van een martensiet- of bainietstructuur, het leggen van de basis voor het daaropvolgende temperen om de eigenschappen aan te passen.
3. Verleng de levensduur: Redelijk afschrikken kan de levensduur van het werkstuk met 30-50% verlengen.
Negatieve impact en controle
1. Interne spanning en vervorming: Snelle afkoeling zal aanzienlijke interne spanning veroorzaken, waardoor de stalen buis kan vervormen.
2. Risico op barsten: Als de koelsnelheid te hoog is of het proces onjuist is, kunnen er blusscheuren ontstaan.
3. Onstabiele structuur: na het blussen wordt een onevenwichtige structuur verkregen en is het noodzakelijk om temperen uit te voeren om de structuur te stabiliseren en de spanning te elimineren.
III. De positie van afschrikken in het productieproces van stalen buizen
Afschrikken is het kernproces van de warmtebehandeling van stalen buizen en vindt meestal plaats op de volgende positie in het productieproces:
Typisch proces: voorbereiding van buisstaven → verwarmen → doorboren en walsen → diametercontrole en rechttrekken → afschrikken → temperen → precisie-inspectie
Specifiek:
1. Na walsen of vormen: Nadat de stalen buis de basisgrootte heeft bereikt door warmwalsen of koudvormen, ondergaat deze een afschrikbehandeling.
2. Vóór het temperen: na het blussen moet het onmiddellijk worden getemperd om interne spanningen te elimineren en de structuur te stabiliseren.
3. Als onderdeel van het afschrik- en ontlaatproces: voor stalen buizen met een hoge- sterkte wordt vaak het afschrik- en ontlaatproces "afschrikken + hoge- temperatuurontlaten" toegepast.
Moderne productielijnen voor stalen buizen maken meestal gebruik van de methode van inductieverwarming en continu blussen. Tijdens het verwarmings-, afschrik- en ontlaatproces bewegen de stalen buizen zich in de lengterichting en bewegen ze zich spiraalvormig voort.
IV. Nauwkeurige controle van de belangrijkste punten van het blusproces
Nauwkeurige temperatuurregeling
• Verwarmingstemperatuur: Voor hypo-eutectoïde staal: verwarm het tot boven Ac3 met 30-50 graden; voor hypereutectoïde staal: verwarm het tot boven Ac1 met 30-50 graden. Bij de daadwerkelijke productie moeten aanpassingen worden gedaan afhankelijk van de staalsoort en de vorm van het werkstuk. Voor complexe werkstukken moet de ondergrenstemperatuur worden aangehouden om scheuren tijdens het afschrikken te voorkomen.
• Technologie voor temperatuurregeling: door gebruik te maken van zeer-precieze verwarmingsapparatuur (weerstandsovens, inductieverwarmingsovens) in combinatie met PID-regelalgoritmen, kan de nauwkeurigheid van de temperatuurregeling ±1 graad bereiken. Er zijn meerdere thermokoppels in de oven geïnstalleerd, waardoor zone-temperatuurregeling mogelijk is om temperatuuruniformiteit te garanderen, waarbij het temperatuurverschil binnen ±3 graden wordt geregeld.
• Verwarmingssnelheid: voor werkstukken met een complexe-vorm en grote- afmetingen wordt de verwarmingssnelheid geregeld op 5-10 graden/min. Voor eenvoudigere werkstukken kan deze worden verhoogd tot 10-15 graden/min.
2. Controle van het koelproces
• Optimalisatie van de koelmethode: Het wordt aanbevolen om gegalvaniseerde stalen buizen rotatief af te schrikken in combinatie met synchrone koeling, zowel binnen als buiten.
• Interne koeling: Via het mondstuk wordt water in de buis gespoten, met een debiet van maar liefst 10 m/s.
• Externe koeling: Gebruik sproei- of dompelblustanks en installeer roermondstukken in de tanks om ervoor te zorgen dat het medium stroomt.
• Koelparameters: voor dun- stalen buizen (met een wanddikte van minder dan of gelijk aan 6 mm) moet de koelsnelheid binnen het temperatuurbereik van 650 - 400 graden groter dan of gelijk zijn aan 100 graden/s. Voor materialen die gevoelig zijn voor barsten (zoals 42CrMo), kunnen maatregelen worden genomen zoals het verlagen van de afschriktemperatuur, het verlagen van de waterstroomsnelheid en het regelen van de uitlaatwatertemperatuur (120 - 160 graad).
• Koelmediumbeheer: De temperatuur van de zoutwateroplossing moet lager dan of gelijk zijn aan 60 graden om corrosie te voorkomen; de concentratie en temperatuur van het polymeerafschrikmiddel moeten strikt worden gecontroleerd.
3. Uitgebreide controle van procesparameters
• Isolatietijd: berekend op basis van de effectieve dikte van het werkstuk, is de formule τ=kD (waarbij D de effectieve dikte is en k de belastingscorrectiecoëfficiënt). Wanneer de beladingsdichtheid 60% overschrijdt, neemt de coëfficiënt toe met 0.3 - 0.5.
• Temperproces: Na het blussen moet het temperen onmiddellijk worden uitgevoerd. De temperatuur voor tempereren bij lage- temperaturen is 150-250 graden en de tijd wordt berekend op basis van de wanddikte (1-2 minuten per millimeter). Voor een stalen buis van 4 mm dik zal het temperen gedurende 4-8 minuten bijvoorbeeld de hardheid op HRC35-45 houden en de taaiheid met 20-30% verhogen.
• Vervormingsbeheersing: door het afschrikproces te optimaliseren om de spanningsconcentratie te verminderen, zoals het gebruik van restwarmte voor zelf-harding.
4. Kwaliteitsinspectie en procesvalidatie
• Inspectie van de structuur: De structuur na het blussen moet van martensiet of bainiet zijn, zonder significante hoeveelheden achtergebleven austeniet.
• Prestatietest: Controleer of de indicatoren zoals hardheid, sterkte en taaiheid voldoen aan de eisen.
• Defectpreventie: Verbeter het ultrasone testen en de inspectie van de oppervlaktekwaliteit om defecten zoals blusscheuren en vervormingen te voorkomen.
5. Gedifferentieerde verwerkingsmethoden voor verschillende staalsoorten
• Staal met laag-koolstofgehalte/gemiddeld-koolstofstaal: gebruik bij voorkeur op water-gebaseerde blusmiddelen en concentreer u op het controleren van de uniformiteit van de koeling.
• Hoog-koolstofstaal/gelegeerd staal: gebruik langzaam-afkoelende, snelle afschrikolie of water-afschrikvloeistof om de bereikte hardheid in evenwicht te brengen met het risico op barsten.
• Stalen buizen van hoge-kwaliteit in de aardolie-industrie: er wordt meestal gebruik gemaakt van constructiestaal met een medium-koolstoflegering en een lager koolstofgehalte. De wanddikte is uniform en waterdoving kan prioriteit krijgen.
Samenvatting:
De nauwkeurige controle van het afschrikken van gegalvaniseerde stalen buizen vereist beheer gedurende het hele proces, inclusief temperatuurregeling, koelmethoden, mediumselectie, afstemming van procesparameters en kwaliteitscontrole. Het kernprincipe is ervoor te zorgen dat het koelvermogen voldoet aan de norm en dat de koeling uniform is. Door uitgebreide maatregelen zoals rotatieafschrikken, synchrone koeling binnen en buiten, nauwkeurige temperatuurregeling en tijdige tempering kunnen de hardheid en sterkte van de stalen buizen worden verbeterd terwijl de risico's op vervorming en scheuren worden geminimaliseerd.
