Penarikan dingin, penggulungan dingin, penggulungan dingin, pembengkokan dingin, pemuaian dingin, dan pelintiran dingin merupakan metode pemrosesan umum untuk pembuatan pipa baja tahan karat atau pipa baja tahan panas untuk penukar panas, dll., menggunakan pipa baja tahan karat tanpa sambungan/las. Plastisitas baja tahan karat yang sangat baik, terutama baja tahan karat austenitik, membuat pengerjaan dingin (CW) di atas umumnya mudah dicapai; namun, semua pengerjaan dingin ini, seperti pengelasan, pasti akan merusak kinerja pipa baja tahan karat, terutama ketahanan korosi atau ketahanan panas. Menghilangkan, mengurangi, atau mengendalikan kerusakan tersebut selalu menjadi fokus perhatian dalam pembuatan dan pemrosesan pipa baja tahan karat selanjutnya. Solusi akhir atau perlakuan panas anil sebelum pengiriman adalah cara paling efektif untuk menghilangkan efek berbahaya dari pengerjaan dingin di atas. Namun, metode ini, di satu sisi, memerlukan pemanasan suhu tinggi dan perlakuan pengawetan, yang akan meningkatkan biaya produksi dan siklus produksi secara signifikan. Selain itu, terdapat pula masalah seperti pembuangan, pengolahan, dan evaluasi gas buang dan air limbah seperti kabut asam. Oleh karena itu, beberapa produsen mengabaikan proses ini untuk mengurangi biaya atau memenuhi tenggat waktu. Beberapa pengguna membeli produk semacam itu untuk menghemat uang, yang sangat tidak bijaksana dan tidak menguntungkan. Di sisi lain, penerapan proses ini mungkin sulit untuk produk atau kondisi aplikasi tertentu. Oleh karena itu, mengendalikan tingkat pengerjaan dingin (deformasi pengerjaan dingin) dan melakukan anil pelepas tegangan suhu rendah lokal telah menjadi dua cara praktis lain untuk mengurangi atau mengendalikan efek berbahayanya, tetapi kondisi penerapannya, termasuk perbedaan jenis baja, masih kontroversial.
1. Kerusakan dan penghapusan pengerjaan dingin pada kinerja pipa baja tahan karat
1.1 Kerusakan kinerja pipa baja tahan karat akibat pengerjaan dingin yang dicapai melalui deformasi plastik pada suhu ruangan akan menyebabkan pengerasan pengerjaan dingin, yaitu, kekerasan dan kekuatan material meningkat, dan plastisitas asli material hilang sebagian atau seluruhnya, dan pasti akan merusak ketahanan korosi atau ketahanan panas material.
1.2 Metode untuk menghilangkan kerusakan
Perlakuan panas larutan akhir pipa baja tahan karat austenitik dan dupleks sebelum pengiriman, dan perlakuan panas anil akhir pipa baja tahan karat feritik sebelum pengiriman, semuanya ditujukan untuk secara efektif menghilangkan kerusakan kinerja yang disebabkan oleh pengerjaan dingin dan pengelasan serta pengerjaan panas lainnya yang disebutkan di atas. Inilah sebabnya mengapa standar pipa baja tahan karat di sebagian besar negara, terutama standar pipa baja tahan karat terpadu Eropa, menetapkan bahwa semua pipa seamless baja tahan karat harus dipasok dalam keadaan larutan padat atau anil. Pengguna domestik telah melaporkan bahwa pipa seamless baja tahan karat austenitik 316L ditemukan mengalami korosi pitting segera setelah direndam dalam air laut (316L bukanlah material yang ideal untuk korosi air laut atau perendaman, tetapi tidak normal untuk menemukan korosi pitting setelah satu kali perendaman). Perlakuan larutan akhir atau perlakuan yang tidak memadai kemungkinan merupakan "produk murah". Perlakuan panas larutan akhir atau anil merupakan proses yang sangat penting dan tak tergantikan dalam pembuatan pipa seamless baja tahan karat.
2. Perlakuan panas pembengkokan dingin dan penghilang tegangan pada pipa baja tahan karat
Pembengkokan dingin adalah metode pemrosesan dingin yang umum untuk pipa baja tahan karat, yang dapat dilakukan oleh produsen pipa baja, pengguna, atau produsen sambungan pipa profesional. Perlu atau tidaknya melakukan perlakuan panas pelepas tegangan setelah pembengkokan dingin dan bagaimana cara melakukan perlakuan panas tersebut sering menjadi perdebatan antara produsen dan pengguna dalam pesanan. Hal ini telah diatur dalam standar perpipaan asing, tetapi memang ada beberapa poin yang perlu dibahas.
2.1 Perlakuan panas pembengkokan dingin dan pelepas tegangan pada pipa baja tahan karat
Pembengkokan dingin adalah metode pemrosesan dingin yang umum untuk pipa baja tahan karat, yang dapat dilakukan oleh produsen pipa baja, pengguna, atau produsen sambungan pipa profesional. Perlu atau tidaknya melakukan perlakuan panas pelepas tegangan setelah pembengkokan dingin dan bagaimana cara melakukan perlakuan panas tersebut sering menjadi perdebatan antara produsen dan pengguna dalam pesanan. Hal ini telah diatur dalam standar perpipaan asing, tetapi memang ada beberapa poin yang perlu dibahas.
2.2 Untuk aplikasi yang menahan beban siklik atau lingkungan korosi tegangan
Mengenai aplikasi yang tahan terhadap beban siklik atau lingkungan korosi tegangan, regulasi standar Eropa dan Amerika sedikit berbeda. Standar Amerika menetapkan bahwa untuk material dengan persyaratan uji impak, pelepas tegangan atau perlakuan larutan padat harus dilakukan ketika perpanjangan serat maksimum yang dihitung adalah 5% setelah pembengkokan atau ketika terdapat persyaratan lain. Pipa berbentuk U yang digunakan dalam penukar kalor seperti pemanas air umpan dan kondensor pada pembangkit listrik yang beroperasi di media air/uap bersuhu dan bertekanan tinggi sensitif terhadap retak korosi tegangan akibat ion klorida dan kandungan oksigen di dalamnya. Oleh karena itu, dua standar Amerika (satu-satunya di dunia) ASTMA688/A688M dan A803/A803M untuk pipa baja las dan baja tanpa sambungan baja tahan karat untuk pemanas air umpan, dan standar JISG3463 Jepang untuk pipa baja tahan karat untuk boiler dan penukar kalor, menetapkan bahwa pengguna dapat mewajibkan pipa berbentuk U untuk menjalani perlakuan panas pelepas tegangan lokal setelah pembengkokan. Standar manufaktur reaktor nuklir Prancis RCC-M3319 menetapkan bahwa tabung berbentuk U harus lulus uji korosi tegangan MgCl2 setelah pembengkokan untuk menentukan apakah perlakuan panas pelepas tegangan diperlukan setelah pembengkokan.
3. Tabung bengkok dan penukar panas bengkok
Penukar kalor yang terdiri dari tabung-tabung bengkok (tabung kerja dingin bengkok, TwistedTube) digunakan di luar negeri. Karakteristiknya adalah tabung baja tunggal dipelintir pada sudut 60° per pitch, dan 7 tabung baja membentuk unit penukar kalor bengkok. Keunggulannya antara lain struktur yang ringkas, efisiensi termal yang tinggi, dan dapat mengurangi zona mati stagnasi aliran luar. Struktur ini ideal untuk penukar kalor di ruang sempit. Perhitungan dan analisis menunjukkan bahwa deformasi plastis yang terbentuk akibat pengerjaan dingin bengkok hanya 4%~14%, dan suhu kerjanya tidak lebih dari 540℃. Sesuai ketentuan "ASME Boiler and Pressure Vessel Code", anil pelepas tegangan tidak diperlukan. Namun, setelah pengujian korosi tegangan menurut standar ASTMG36, terbukti bahwa pipa baja tahan karat austenitik 316 dan 321 yang dipilin harus mengalami anil pelepas tegangan atau anil larutan untuk memperoleh ketahanan korosi tegangan yang baik, dan kinerja pipa baja tahan karat 321 jauh lebih baik daripada pipa baja tahan karat 316.
4. Tabung bengkok baja tahan karat dupleks dan tabung U
Hasil uji di luar negeri telah menunjukkan bahwa tidak tepat untuk melakukan anil pelepas tegangan pada tabung baja tahan karat dupleks atau tabung-U. Hasil uji saat ini membutuhkan R≥5.33d0 untuk pipa baja tahan karat dupleks 2205, tetapi R≥1.5d0 untuk pipa baja tahan karat super dupleks 2507. Alasannya adalah: ① Baja tahan karat dupleks memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi pitting dan tegangan, dan semakin tinggi nilai PRE setara pitting, semakin baik ketahanan korosi tegangan material tersebut. ② Anil pelepas tegangan suhu rendah lokal akan memengaruhi kesetimbangan fasa dan senyawa intermetalik matriks, yaitu, presipitasi fasa getas akan menyebabkan kerusakan yang lebih besar pada ketahanan korosi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pipa baja tahan karat dupleks mungkin merupakan bahan yang lebih cocok untuk penukar panas, dan itu juga merupakan dasar bagi American Welding Society dan standar ASMEB31.3 untuk sangat berhati-hati tentang peraturan perlakuan panas mereka.
5. Metode anil untuk menghilangkan tegangan pada tabung berbentuk U
Baik metode domestik maupun asing menggunakan pemanasan resistansi atau pemanasan lokal di tungku untuk melakukan anil pelepas tegangan lokal pada tabung berbentuk U, tetapi metode mana yang lebih efektif atau masuk akal sering menjadi fokus kontroversi. Hasil penelitian terbaru di Amerika Serikat menunjukkan bahwa pemanasan resistansi adalah metode yang lebih masuk akal dan efektif. Alasannya adalah sebagai berikut: ① Arus bolak-balik frekuensi daya dapat langsung diperkenalkan dari titik pemotongan tabung berbentuk U sejauh 250mm melalui elektroda penjepit, dan bagian tabung yang ditekuk dapat dipanaskan hingga 1010~1065℃ dalam waktu singkat (sekitar 10 detik), dengan konsumsi energi yang sangat rendah; ② Pirometer optik dapat digunakan untuk mengontrol suhu zona pemanasan secara otomatis; ③ Dinding bagian dalam diisi dengan gas Ar untuk mencegah oksidasi secara efektif; ④ Setelah pemanasan, pendinginan udara paksa dapat digunakan untuk mendinginkan dengan cepat hingga di bawah 425℃ dalam waktu 2~3 menit, menunjukkan film oksida tipis dan padat berwarna kuning atau biru muda, yang dapat memenuhi persyaratan penggunaan standar yang tinggi tanpa pengawetan.
6. Kesimpulan
(1) Pemrosesan dingin seperti penarikan dingin dan penggulungan dingin akan menyebabkan pengerasan dingin pada baja tahan karat, terutama baja tahan karat austenitik, dan menyebabkan dislokasi kisi, transformasi fasa martensit, presipitasi karbida, peningkatan magnetisme, dan tegangan sisa, sehingga mengurangi ketahanan korosinya. Anil atau perlakuan panas larutan setelah pengerjaan dingin dapat secara efektif menghilangkan efek buruk ini; oleh karena itu, pipa seamless baja tahan karat austenitik dan pipa las baja tahan karat dengan proses dingin yang dalam harus dipasok dalam keadaan larutan atau anil untuk memastikan ketahanan korosinya secara efektif.
(2) Selain retak korosi tegangan dan kondisi lingkungan yang berisiko menyebabkan kelelahan korosi akibat tegangan bolak-balik, pengendalian tingkat pengerjaan dingin juga merupakan cara untuk menghindari dampak negatifnya. Hal ini terutama penting untuk pengerjaan dingin lokal seperti pembengkokan dingin dan pemuaian dingin, yang sulit dianil. Selama radius pembengkokan dingin pipa baja tahan karat austenitik dikontrol tidak kurang dari 1,5d0, dan radius pembengkokan dingin pipa baja tahan karat feritik dan dupleks lebih besar dari 2,5d0, umumnya tidak perlu dilakukan anil pelepas tegangan setelah pembengkokan dingin.
(3) Untuk tekukan yang memerlukan ketahanan terhadap retak korosi tegangan, seperti tekukan baja tahan karat austenitik berbentuk U untuk penukar panas yang bekerja dalam kondisi air atau uap bersuhu dan bertekanan tinggi, anil pelepas tegangan yang efektif harus dilakukan setelah tekukan dingin terlepas dari ukuran radius tekukan dingin.
(4) Baja tahan karat 06Cr19Ni11Ti (321) memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap retak korosi tegangan dibandingkan 316L dan merupakan material pipa baja austenitik yang lebih cocok untuk penukar kalor tabung-U. Tabung-U baja tahan karat dupleks tidak cocok atau tidak boleh mengalami anil pelepas tegangan lokal setelah pembengkokan atau pelintiran dingin.
(5) Pipa baja tahan karat yang dipilin dingin dapat membentuk jenis penukar panas baru dengan struktur kompak dan efisiensi pertukaran panas yang lebih tinggi, yang patut mendapat perhatian eksplorasi dan pengembangan departemen desain dan aplikasi yang relevan.
(6) Tabung U baja tahan karat dupleks tidak cocok atau tidak boleh dikenakan pelepas tegangan lokal setelah pembengkokan atau pelintiran dingin.
(7) Pemanasan resistansi adalah metode perlakuan panas pelepas tegangan lokal yang lebih hemat energi dan waktu daripada pemanasan tidak langsung di tungku yang mudah mewujudkan kontrol otomatis, dan harus dipromosikan sebagai prioritas.
(8) Standar perpipaan Eropa dan Amerika (ASMEB31.1-2012, ASMEB31.3-2012, BSEN13480-4:2012) memiliki beberapa peraturan yang diperbarui dan terperinci tentang perlakuan panas pipa baja tahan karat setelah pembentukan dingin/panas, yang patut mendapat perhatian tinggi.
Waktu posting: 06-Nov-2024