Análisis de las causas de las grietas transversales en la pared interior de tubos de acero sin costura estirados en frío

Análisis de las causas de las grietas transversales en la pared interior de tubos de acero sin costura estirados en frío La tubería de acero sin costura 20 # es el grado de material especificado en la GB3087-2008 "Tubos de acero sin costura para calderas de baja y media presión". Es una tubería de acero sin costura de acero estructural al carbono de alta calidad adecuada para la fabricación de varias calderas de baja y media presión. Es un material de tubería de acero común y de gran volumen. Cuando un fabricante de equipos de calderas estaba fabricando un cabezal de recalentador de baja temperatura, se descubrió que había graves defectos de grietas transversales en la superficie interna de docenas de juntas de tuberías. El material de la junta de tubería era acero 20 con una especificación de Φ 57mm × 5mm. Inspeccionamos la tubería de acero agrietada y realizamos una serie de pruebas para reproducir el defecto y descubrir la causa de la grieta transversal. 1. Crack característica análisis Morfología de la grieta: se puede ver que hay muchas grietas transversales distribuidas a lo largo de la dirección longitudinal de la tubería de acero. Las grietas están dispuestas cuidadosamente. Cada grieta tiene una característica ondulada, con una ligera desviación en la dirección longitudinal y sin arañazos longitudinales. Hay un cierto ángulo de desviación entre la grieta y la superficie de la tubería de acero y un cierto ancho. Hay óxidos y descarburación en el borde de la grieta. El fondo es romo y no hay signos de expansión. La estructura de la matriz es perlita de ferrita normal, que se distribuye en una banda y tiene un tamaño de grano de 8. la causa de la grieta está relacionada con la fricción entre la pared interna de la tubería de acero y el molde interno durante la producción de la tubería de acero. De acuerdo con las características morfológicas macroscópicas y microscópicas de la grieta, se puede inferir que la grieta se generó antes del tratamiento térmico final de la tubería de acero. La tubería de acero utiliza un billete de tubo redondo de Φ 90mm. Los principales procesos de conformado que experimenta son perforación en caliente, laminado en caliente y reducción de diámetro, y dos dibujos en frío. El proceso específico es que el tocho de tubo redondo de Φ 90mm se enrolla en un tubo áspero de Φ 93mm × 5,8mm, y luego se lamina en caliente y se reduce a Φ 72mm × 6,2mm. Después del decapado y la lubricación, se lleva a cabo el primer estirado en frío. La especificación después del dibujo en frío es Φ 65mm × 5,5mm. Después del recocido intermedio, decapado y lubricación, se lleva a cabo el segundo estirado en frío. La especificación después del dibujo en frío es Φ 57mm × 5mm. De acuerdo con el análisis del proceso de producción, los factores que afectan la fricción entre la pared interna de la tubería de acero y la matriz interna son principalmente la calidad de la lubricación y también están relacionados con la plasticidad de la tubería de acero. Si la plasticidad de la tubería de acero es pobre, la posibilidad de grietas aumentará considerablemente, y la plasticidad pobre está relacionada con el tratamiento térmico de recocido de alivio de tensión intermedio. En base a esto, se infiere que las grietas pueden generarse en el proceso de estirado en frío. Además, debido a que las grietas no están abiertas en gran medida y no hay un signo obvio de expansión, significa que las grietas no han experimentado la influencia de la deformación del dibujo secundario después de que se forman, Por lo que se infiere además que el tiempo más probable para que se generen las grietas debe ser el segundo proceso de estirado en frío. Los factores de influencia más probables son una lubricación deficiente y/o un recocido de alivio de tensión deficiente. Para determinar la causa de las grietas, se llevaron a cabo pruebas de reproducción de grietas en cooperación con los fabricantes de tubos de acero. En base al análisis anterior, se llevaron a cabo las siguientes pruebas: bajo la condición de que los procesos de reducción de diámetro de laminación en caliente y perforación permanezcan sin cambios, las condiciones de tratamiento térmico de recocido de lubricación y/o alivio de tensión se cambian, y los tubos de acero estirados se inspeccionan para intentar reproducir los mismos defectos. 2. Plan de prueba Se proponen nueve planes de prueba cambiando los parámetros del proceso de lubricación y del proceso de recocido. Entre ellos, el requisito de tiempo de fosfatación y lubricación normal es de 40min, el requisito de temperatura de recocido de alivio de tensión intermedio normal es de 830 ℃, y el requisito de tiempo de aislamiento normal es de 20min. El proceso de prueba utiliza una unidad de estirado en frío de 30t y un horno de tratamiento térmico con fondo de rodillo. 3. Resultados de la prueba A través de la inspección de las tuberías de acero producidas por los 9 esquemas anteriores, se encontró que, excepto para los esquemas 3, 4, 5 y 6, todos los otros esquemas tenían grietas de agitación o transversales en diversos grados. Entre ellos, el esquema 1 tenía un paso anular; los esquemas 2 y 8 tenían grietas transversales, y la morfología de la grieta era muy similar a la encontrada en la producción; los esquemas 7 y 9 se habían sacudido, pero no se encontraron grietas transversales. 4. Análisis y discusión A través de una serie de pruebas, se verificó completamente que la lubricación y el recocido de alivio de tensión intermedio durante el proceso de estirado en frío de las tuberías de acero tienen un impacto vital en la calidad de las tuberías de acero terminadas. En particular, los esquemas 2 y 8 reprodujeron los mismos defectos en la pared interna del tubo de acero encontrados en la producción anterior. El esquema 1 consiste en realizar el primer estirado en frío en el tubo madre de diámetro reducido laminado en caliente sin realizar el proceso de fosfatación y lubricación. Debido a la falta de lubricación, la carga requerida durante el proceso de estirado en frío ha alcanzado la carga máxima de la máquina de estirado en frío. El proceso de dibujo en frío es muy laborioso. La sacudida de la tubería de acero y la fricción con el molde causan pasos obvios en la pared interna del tubo, lo que indica que cuando la plasticidad del tubo madre es buena, aunque el dibujo sin lubricar tiene un efecto adverso, no es fácil causar grietas transversales. En el esquema 2, la tubería de acero con poca fosfatación y lubricación se estira continuamente en frío sin recocido intermedio de alivio de tensión, lo que resulta en grietas transversales similares. Sin embargo, en el Esquema 3, no se encontraron defectos en el estirado en frío continuo de la tubería de acero con buena fosfatación y lubricación sin recocido intermedio de alivio de tensión, lo que indica preliminarmente que la mala lubricación es la causa principal de las grietas transversales. Los esquemas 4 a 6 son para cambiar el proceso de tratamiento térmico mientras se asegura una buena lubricación, y no se produjeron defectos de embutición como resultado, lo que indica que el recocido de alivio de tensión intermedio no es el factor dominante que conduce a la aparición de grietas transversales. Los esquemas 7 a 9 cambian el proceso de tratamiento térmico al tiempo que acortan el tiempo de fosfatación y lubricación a la mitad. Como resultado, los tubos de acero de los Esquemas 7 y 9 tienen líneas de agitación, y el Esquema 8 produce grietas transversales similares. El análisis comparativo anterior muestra que se producirán grietas transversales en ambos casos de mala lubricación sin recocido intermedio y mala lubricación baja temperatura de recocido intermedio. En los casos de mala lubricación, buen recocido intermedio, buena lubricación sin recocido intermedio y buena lubricación baja temperatura de recocido intermedio, aunque se producirán defectos en la línea de agitación, no se producirán grietas transversales en la pared interna de la tubería de acero. La lubricación deficiente es la causa principal de las grietas transversales, y el recocido de alivio de tensión intermedio deficiente es la causa auxiliar. Dado que la tensión de estirado de la tubería de acero es proporcional a la fuerza de fricción, una lubricación deficiente conducirá a un aumento en la fuerza de estirado y una disminución en la velocidad de estirado. La velocidad es baja cuando la tubería de acero se dibuja por primera vez. Si la velocidad es inferior a cierto valor, es decir alcanza el punto de la bifurcación, el mandril producirá la vibración autoexcitada, dando por resultado líneas de la sacudida. En el caso de una lubricación insuficiente, la fricción axial entre el metal de la superficie (especialmente la superficie interna) y la matriz durante el estirado aumenta considerablemente, lo que resulta en un endurecimiento por trabajo. Si la temperatura de tratamiento térmico de recocido de alivio de tensión posterior de la tubería de acero es insuficiente (como aproximadamente 630 ℃ establecido en la prueba) o sin recocido, es fácil causar grietas en la superficie. Según cálculos teóricos (la temperatura de recristalización más baja ≈ 0,4 × 1350 ℃), la temperatura de recristalización del acero 20 # es de aproximadamente 610 ℃. Si la temperatura de recocido está cerca de la temperatura de recristalización, la tubería de acero no se recristaliza completamente, y el endurecimiento de trabajo no se elimina, lo que resulta en una plasticidad pobre del material, el flujo de metal se bloquea durante la fricción y las capas interna y externa de metal se deforman severamente de manera desigual, generando así una gran tensión axial adicional. Como resultado, la tensión axial del metal de la superficie interna del tubo de acero excede su límite, generando grietas. 5. Conclusión La generación de grietas transversales en la pared interna de un tubo de acero sin costura 20 # es causada por el efecto combinado de una lubricación deficiente durante el estirado y un tratamiento térmico de recocido de alivio de tensión intermedio insuficiente (o sin recocido). Entre ellos, la mala lubricación es la causa principal, y el mal recocido de alivio de tensión intermedio (o no recocido) es la causa auxiliar. Para evitar defectos similares, los fabricantes deben exigir a los operadores del taller que sigan estrictamente las normas técnicas pertinentes del proceso de lubricación y tratamiento térmico en la producción. Además, dado que el horno de recocido continuo de fondo de rodillo es un horno de recocido continuo, aunque es conveniente y rápido de cargar y descargar, es difícil controlar la temperatura y la velocidad de materiales de diferentes especificaciones y tamaños en el horno. Si no se implementa estrictamente de acuerdo con las regulaciones, es fácil causar una temperatura de recocido desigual o un tiempo demasiado corto, lo que resulta en una recristalización insuficiente, lo que provoca defectos en la producción posterior. Por lo tanto, los fabricantes que utilizan hornos de recocido continuo de fondo de rodillo para el tratamiento térmico deben controlar los diversos requisitos y las operaciones reales del tratamiento térmico. Tiempo de publicación: Jun-14-2024