Penarikan dingin, penggulungan dingin, pembengkokan dingin, ekspansi dingin, dan puntiran dingin adalah 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 selanjutnya dari pipa baja tahan karat. Perlakuan panas larutan akhir atau anil sebelum pengiriman adalah cara paling efektif untuk menghilangkan efek berbahaya dari pengerjaan dingin di atas. Namun, metode ini, di satu sisi, membutuhkan pemanasan suhu tinggi dan perlakuan pengawetan, yang akan secara signifikan meningkatkan biaya pembuatan dan siklus produksi. Selain itu, ada juga masalah seperti pembuangan, pengolahan, dan evaluasi gas buang dan air limbah seperti kabut asam. Oleh karena itu, beberapa produsen menghilangkan proses ini untuk mengurangi biaya atau memenuhi tenggat waktu. Sebagian pengguna membeli produk semacam itu untuk menghemat uang, yang sangat tidak bijaksana dan tidak menguntungkan. Di sisi lain, mungkin sulit untuk menerapkan proses ini untuk produk atau kondisi aplikasi tertentu. Oleh karena itu, mengendalikan tingkat pengerjaan dingin (deformasi pengerjaan dingin) dan melakukan anil penghilang tegangan suhu rendah lokal telah menjadi dua cara praktis lainnya untuk mengurangi atau mengendalikan efek berbahayanya, tetapi kondisi aplikasinya, termasuk perbedaan jenis baja, masih kontroversial.
1. Kerusakan dan penghilangan pengerjaan dingin pada kinerja pipa baja tahan karat
1.1 Kerusakan pada kinerja pipa baja tahan karat akibat pengerjaan dingin yang dicapai melalui deformasi plastis pada suhu ruang akan menyebabkan pengerasan pengerjaan dingin, yaitu, kekerasan dan kekuatan material meningkat, dan plastisitas asli material sebagian atau seluruhnya hilang, dan hal ini pasti akan merusak ketahanan korosi atau ketahanan panas material.
1.2 Metode untuk menghilangkan kerusakan
Perlakuan panas larutan akhir pada pipa baja tahan karat austenitik dan dupleks sebelum pengiriman, dan perlakuan panas anil akhir pada pipa baja tahan karat feritik sebelum pengiriman, semuanya bertujuan 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 baja tahan karat tanpa sambungan harus dipasok dalam keadaan larutan padat atau anil. Pengguna domestik telah melaporkan bahwa pipa baja tahan karat tanpa sambungan austenitik 316L ditemukan mengalami korosi pitting segera setelah direndam dalam air laut (316L bukanlah material yang ideal untuk korosi atau perendaman air laut, 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 adalah proses yang sangat penting dan tak tergantikan dalam pembuatan pipa baja tahan karat tanpa sambungan.
2. Pembengkokan dingin dan perlakuan panas 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 fitting pipa profesional. Apakah perlu atau tidak melakukan perlakuan panas penghilang tegangan setelah pembengkokan dingin dan bagaimana cara melakukan perlakuan panas tersebut seringkali menjadi poin perdebatan antara produsen atau pengguna dalam pemesanan. Masalah ini telah diatur dalam standar pipa luar negeri, tetapi memang ada beberapa poin yang layak dibahas.
2.1 Pembengkokan dingin dan perlakuan panas 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 fitting pipa profesional. Apakah perlu atau tidak melakukan perlakuan panas penghilang tegangan setelah pembengkokan dingin dan bagaimana cara melakukan perlakuan panas tersebut seringkali menjadi poin perdebatan antara produsen atau pengguna dalam pemesanan. Masalah ini telah diatur dalam standar pipa luar negeri, tetapi memang ada beberapa poin yang layak dibahas.
2.2 Untuk aplikasi yang tahan terhadap beban siklik atau lingkungan korosi tegangan
Mengenai aplikasi yang tahan terhadap beban siklik atau lingkungan korosi tegangan, peraturan standar Eropa dan Amerika sedikit berbeda. Standar Amerika menetapkan bahwa untuk material dengan persyaratan uji impak, perlakuan penghilangan tegangan atau larutan padat harus dilakukan ketika perpanjangan serat maksimum yang dihitung adalah 5% setelah pembengkokan atau ketika ada persyaratan lain. Tabung berbentuk U yang digunakan dalam penukar panas seperti pemanas air umpan dan kondensor di pembangkit listrik yang beroperasi dalam media air/uap bersuhu dan bertekanan tinggi sensitif terhadap retak korosi tegangan karena ion klorida dan kandungan oksigen dalam media tersebut. Oleh karena itu, dua standar Amerika (satu-satunya di dunia) ASTMA688/A688M dan A803/A803M untuk pipa baja tahan karat tanpa sambungan dan las untuk pemanas air umpan, dan standar Jepang JISG3463 untuk pipa baja tahan karat untuk boiler dan penukar panas menetapkan bahwa pengguna dapat meminta agar tabung berbentuk U harus menjalani perlakuan panas penghilangan tegangan lokal setelah pembengkokan. Standar manufaktur reaktor nuklir Prancis RCC-M3319 menetapkan bahwa tabung berbentuk U harus lulus uji korosi tegangan MgCl2 setelah ditekuk untuk menentukan apakah perlakuan panas penghilang tegangan diperlukan setelah ditekuk.
3. Tabung bengkok dan penukar panas bengkok
Penukar panas yang terdiri dari tabung bengkok (tabung bengkok yang dikerjakan dingin, TwistedTube) digunakan di luar negeri. Karakteristiknya adalah satu tabung baja dibengkokkan pada sudut 60° per putaran, dan 7 tabung baja membentuk unit penukar panas bengkok. Keunggulannya dikatakan berupa struktur yang kompak, efisiensi termal yang tinggi, dan dapat mengurangi zona mati akibat stagnasi aliran luar. Ini adalah struktur ideal untuk penukar panas 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℃. Menurut ketentuan "ASME Boiler and Pressure Vessel Code", perlakuan anil penghilang tegangan tidak diperlukan. Namun, setelah pengujian korosi tegangan sesuai standar ASTMG36, terbukti bahwa pipa bengkok baja tahan karat austenitik 316 dan 321 harus mengalami perlakuan anil penghilang tegangan atau anil larutan untuk mendapatkan ketahanan korosi tegangan yang baik, dan kinerja pipa baja tahan karat 321 jauh lebih baik daripada pipa baja tahan karat 316.
4. Pipa bengkok dan pipa U dari baja tahan karat dupleks
Hasil pengujian di luar negeri menunjukkan bahwa perlakuan panas penghilang tegangan (stress relief annealing) tidak tepat dilakukan pada pipa bengkok atau pipa U dari baja tahan karat dupleks. Hasil pengujian saat ini mensyaratkan 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 korosi tegangan, dan semakin tinggi nilai PRE setara pitting, semakin baik ketahanan korosi tegangan material tersebut. ② Perlakuan panas penghilang tegangan suhu rendah lokal akan memengaruhi keseimbangan fasa dan senyawa intermetalik matriks, yaitu, pengendapan fasa rapuh akan menyebabkan kerusakan yang lebih besar pada ketahanan korosi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pipa baja tahan karat dupleks mungkin merupakan material yang lebih cocok untuk penukar panas, dan ini juga menjadi dasar bagi standar American Welding Society dan ASMEB31.3 untuk sangat berhati-hati dalam peraturan perlakuan panasnya.
5. Metode anil untuk menghilangkan tegangan pada tabung berbentuk U
Baik metode domestik maupun asing menggunakan pemanasan resistansi atau pemanasan lokal di dalam tungku untuk melakukan anil penghilang 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 dimasukkan dari titik pemotongan tabung berbentuk U yang berjarak 250 mm melalui elektroda penjepit, dan bagian tabung yang bengkok 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 secara efektif mencegah oksidasi; ④ Setelah pemanasan, pendinginan udara paksa dapat digunakan untuk mendinginkan dengan cepat hingga di bawah 425℃ dalam waktu 2~3 menit, menunjukkan lapisan oksida tipis dan padat berwarna kuning atau biru muda, yang dapat memenuhi persyaratan penggunaan standar 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 menginduksi dislokasi kisi, transformasi fase martensitik, pengendapan karbida, peningkatan magnetisme, dan tegangan sisa, sehingga mengurangi ketahanan korosinya. Perlakuan panas anil atau larutan setelah pengerjaan dingin dapat secara efektif menghilangkan efek buruk ini; oleh karena itu, pipa tanpa sambungan baja tahan karat austenitik dan pipa las baja tahan karat yang diproses dingin harus dipasok dalam keadaan larutan atau anil untuk secara efektif memastikan ketahanan korosinya.
(2) Selain retak korosi tegangan dan kondisi lingkungan yang berisiko terhadap kelelahan korosi akibat tegangan bolak-balik, pengendalian tingkat pengerjaan dingin merupakan cara lain untuk menghindari efek buruknya. Hal ini sangat penting terutama untuk pengerjaan dingin lokal seperti pembengkokan dingin dan ekspansi dingin, yang sulit untuk dianil. Selama radius pembengkokan dingin pipa baja tahan karat austenitik dikendalikan agar 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 penghilang 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 di bawah kondisi air atau uap suhu tinggi dan tekanan tinggi, perlakuan anil penghilang tegangan yang efektif harus dilakukan setelah pembengkokan dingin terlepas dari ukuran radius pembengkokan 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 panas tabung U. Tabung U baja tahan karat dupleks tidak cocok atau tidak boleh dikenakan perlakuan anil penghilang tegangan lokal setelah pembengkokan dingin atau puntiran.
(5) Pipa baja tahan karat yang dipelintir dingin dapat membentuk jenis penukar panas baru dengan struktur kompak dan efisiensi pertukaran panas yang lebih tinggi, yang layak mendapat perhatian eksplorasi dan pengembangan dari departemen desain dan aplikasi terkait.
(6) Tabung U baja tahan karat dupleks tidak cocok atau tidak boleh dikenakan perlakuan anil penghilang tegangan lokal setelah pembengkokan dingin atau puntiran.
(7) Pemanasan resistansi adalah metode perlakuan panas penghilang tegangan lokal yang lebih hemat energi dan waktu dibandingkan pemanasan tidak langsung di dalam tungku, mudah diwujudkan kontrol otomatis, dan harus dipromosikan sebagai prioritas.
(8) Standar pipa Eropa dan Amerika (ASMEB31.1-2012, ASMEB31.3-2012, BSEN13480-4:2012) memiliki beberapa peraturan yang diperbarui dan terperinci mengenai perlakuan panas pipa baja tahan karat setelah pembentukan dingin/panas, yang patut mendapat perhatian tinggi.
Waktu posting: 06 November 2024