Анализ причин возникновения поперечных трещин на внутренней стенке холоднотянутых бесшовных стальных труб

Анализ причин возникновения поперечных трещин на внутренней стенке холоднотянутых бесшовных стальных труб Бесшовная стальная труба 20 #-это класс материала, указанный в GB3087-2008 «Бесшовные стальные трубы для котлов низкого и среднего давления». Это высококачественная углеродистая конструкционная стальная бесшовная труба, подходящая для производства различных котлов низкого давления и среднего давления. Это обычный и крупнообъемный материал для стальных труб. Когда производитель котельного оборудования изготавливал низкотемпературный нагревательный коллектор, было обнаружено, что на внутренней поверхности десятков стыков труб имеются серьезные поперечные трещины. Материал соединения труб был 20 сталь со спецификацией Φ 57 мм × 5 мм. Мы осмотрели треснувшие стальные трубы и провели серию испытаний, чтобы воспроизвести дефект и выяснить причину поперечной трещины. 1. Анализ особенностей трещин Морфология трещин: можно видеть, что есть много поперечных трещин, распределенных вдоль продольного направления стальной трубы. Трещины расположены аккуратно. Каждая трещина имеет волнистую особенность, с небольшим отклонением в продольном направлении и отсутствием продольных царапин. Существует определенный угол отклонения между трещиной и поверхностью стальной трубы и определенной ширины. На краю трещины есть оксиды и декарбюризация. Дно тупое, и нет никаких признаков расширения. Структура матрицы-нормальный ферритовый перлит, который распределен в полосе и имеет размер зерна 8. Причина трещины связана с трением между внутренней стенкой стальной трубы и внутренней формой во время производства стальной трубы. Согласно макроскопическим и микроскопическим морфологическим характеристикам трещины, можно сделать вывод, что трещина образовалась до окончательной термической обработки стальной трубы. В стальной трубе используется заготовка круглой трубы Φ 90 мм. Основными процессами формовки, которые он проходит, являются горячая перфорация, горячая прокатка и уменьшение диаметра, а также два холодных чертежа. Специфический процесс что заготовка трубки Φ 90 мм круглая свернута в трубку Φ 93 мм × 5,8 мм грубую, и после этого горячекатаная и уменьшена к Φ 72 мм × 6,2 мм. После травления и смазки выполняется первый волочение в холодном состоянии. Спецификация после волочения в холодном состоянии составляет Φ 65 мм × 5,5 мм. После промежуточного отжига, травления и смазки выполняется второй волочение в холодном состоянии. Спецификация после волочения в холодном состоянии составляет Φ 57 мм × 5 мм. Согласно анализу производственного процесса, факторы, влияющие на трение между внутренней стенкой стальной трубы и внутренней матрицей, в основном связаны с качеством смазки, а также с пластичностью стальной трубы. Если пластичность стальной трубы плохая, возможность рисования трещин значительно увеличится, а плохая пластичность связана с промежуточной термообработкой отжига для снятия напряжений. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что трещины могут образовываться в процессе волочения в холодном состоянии. Кроме того, поскольку трещины не открыты в значительной степени и нет явных признаков расширения, это означает, что трещины не испытали влияния вторичной деформации вытяжки после их образования, Поэтому далее подразумевается, что наиболее вероятным временем для образования трещин должен быть второй процесс волочения в холодном состоянии. Наиболее вероятными влияющими факторами являются плохая смазка и/или плохой отжиг для снятия стресса. Чтобы определить причину трещин, были проведены испытания на воспроизведение трещин в сотрудничестве с производителями стальных труб. Основываясь на приведенном выше анализе, были проведены следующие испытания: при условии, что процессы перфорации и уменьшения диаметра горячей прокатки остаются неизменными, изменяются условия термообработки смазки и/или снятия напряжений, а вытяжные стальные трубы проверяются, чтобы попытаться воспроизвести те же дефекты. 2. План тестирования Предлагается девять планов испытаний путем изменения параметров процесса смазки и отжига. Среди них, нормальное требование к фосфатинг и времени смазки 40 мин, нормальное промежуточное требование к температуры отжига сброса стресса 830 ℃, и нормальное требование к времени изоляции 20 МИН. Процесс испытания использует блок волочения в холодном состоянии 30т и печь термической обработки дна ролика. 3. Результаты испытаний При осмотре стальных труб, произведенных по вышеупомянутым 9 схемам, было обнаружено, что, за исключением схем 3, 4, 5 и 6, все другие схемы имели тряску или поперечные трещины различной степени. Среди них схема 1 имела кольцевой шаг; схемы 2 и 8 имели поперечные трещины, и морфология трещин была очень похожа на найденную в производстве; схемы 7 и 9 были трястыми, но поперечных трещин обнаружено не было. 4. Анализ и обсуждение Через серию тестов, полно было подтверженно что смазка и промежуточный отжиг сброса напряжения во время процесса волочения в холодном состоянии стальных труб имеют жизненно важное влияние на качестве законченных стальных труб. В частности, на схемах 2 и 8 воспроизведены те же дефекты на внутренней стенке стальной трубы, что и в вышеупомянутом производстве. Схема 1 заключается в выполнении первого холодного волочения на горячекатаной материнской трубке с уменьшенным диаметром без выполнения процесса фосфатирования и смазки. Должный к недостатку смазки, нагрузка необходима во время процесса волочения в холодном состоянии достигала максимальную нагрузку машины волочения в холодном состоянии. Процесс холодного рисования очень трудоемкий. Встряхивание стальной трубы и трение с формой вызывают очевидные шаги на внутренней стенке трубки, указывая на то, что когда пластичность материнской трубки хорошая, хотя несмазанный рисунок оказывает неблагоприятное влияние, это нелегко вызвать поперечные трещины. На схеме 2 стальная труба с плохим фосфатированием и смазкой непрерывно холоднотянутая без промежуточного отжига для снятия напряжений, что приводит к аналогичным поперечным трещинам. Однако на схеме 3 не было обнаружено дефектов при непрерывном холодном волочении стальной трубы с хорошим фосфатированием и смазкой без промежуточного отжига для снятия напряжений, что предварительно указывает на то, что плохая смазка является основной причиной поперечных трещин. Схемы 4-6 должны изменить процесс термообработки при обеспечении хорошей смазки, и в результате не возникнет дефектов вытяжки, что указывает на то, что промежуточный отжиг для снятия напряжений не является доминирующим фактором, ведущим к возникновению поперечных трещин. Схемы с 7 по 9 изменяют процесс термообработки, сокращая время фосфатирования и смазки наполовину. В результате стальные трубы Схем 7 и 9 имеют линии встряхивания, а Схема 8 производит аналогичные поперечные трещины. Приведенный выше сравнительный анализ показывает, что поперечные трещины будут возникать в обоих случаях плохой смазки без промежуточного отжига и плохой смазки с низкой промежуточной температурой отжига. В случаях плохой смазки хороший промежуточный отжиг, хорошая смазка отсутствие промежуточного отжига и хорошая смазка низкая промежуточная температура отжига, хотя дефекты линии встряхивания будут возникать, поперечные трещины не будут возникать на внутренней стенке стальной трубы. Плохая смазка является основной причиной поперечных трещин, а плохой промежуточный отжиг для снятия напряжений является вспомогательной причиной. В виду того что напряжение чертежа стальной трубы пропорционально к силе трения, плохая смазка приведет к увеличению силы чертежа и уменшения в тарифе чертежа. Скорость низкая, когда стальная труба впервые нарисована. Если скорость ниже определенного значения, то есть она достигает точки бифуркации, оправка будет производить самовозбужденную вибрацию, что приведет к колебанием линий. В случае недостаточной смазки осевое трение между поверхностью (особенно внутренней поверхностью) металла и матрицей во время рисования значительно увеличивается, что приводит к упрочнению работы. Если последующая температура термической обработки отжига сброса стресса стальной трубы недостаточна (как около 630 ℃ установленное в тесте) или никакой отжиг, то легко причинить поверхностные отказы. Согласно теоретическим расчетам (самая низкая температура рекристаллизации ≈ 0,4 × 1350 ℃), температура рекристаллизации стали 20 # составляет около 610 ℃. Если температура отжига близка к температуре перекристаллизации, стальная труба не может полностью перекристаллизоваться, и упрочнение не устраняется, что приводит к плохой пластичности материала, поток металла блокируется во время трения, а внутренний и внешний слои металла сильно деформируются неравномерно, таким образом производящ большое осевое дополнительное напряжение. В результате осевое напряжение внутренней поверхности металла стальной трубы превышает свой предел, тем самым образуя трещины. 5. Заключение Поколение поперечных трещин на внутренней стенке бесшовной стальной трубы 20 # вызвано комбинированным эффектом плохой смазки во время рисования и недостаточной промежуточной термообработки отжига сброса напряжений (или отсутствия отжига). Среди них, плохая смазка основная причина, и плохой промежуточный отжиг сброса напряжения (или отсутствие отжига) вспомогательная причина. Чтобы избежать подобных дефектов, производители должны требовать от операторов цехов строгого соблюдения соответствующих технических регламентов процесса смазки и термообработки при производстве. К тому же, в виду того что печь непрерывного отжига ролик-дна печь непрерывного отжига, хотя удобно и быстро нагрузить и разгрузить, трудно контролировать температуру и скорость материалов различных спецификаций и размеров в печи. Если это не строго выполняется в соответствии с правилами, легко вызвать неравномерную температуру отжига или слишком короткое время, что приведет к недостаточной перекристаллизации, что приведет к дефектам в последующем производстве. Поэтому производители, которые используют печи непрерывного отжига с роликовым дном для термообработки, должны контролировать различные требования и фактические операции термообработки. Время столба: Jun-14-2024