鋼管は、流体や粉体の輸送、熱交換、機械部品や容器の製造に使用され、経済的な鋼材の一種です。鋼管を使用して建築構造のグリッド、柱、機械支持具を製造することで、重量を軽減し、金属を20～40％節約でき、工場のような機械化された建設を実現できます。道路橋梁の製造に鋼管を使用すると、鋼材を節約し、建設を簡素化できるだけでなく、保護層のコーティング面積を大幅に削減し、投資とメンテナンスコストを節約できます。大口径鋼管は、鋼の直径または円周よりもはるかに長い中空断面を持っています。断面形状によって、円形、正方形、長方形、異形鋼管に分けられます。材質によって、炭素構造鋼管、低合金構造鋼管、合金鋼管、複合鋼管に分けられます。熱機器、石油化学工業、機械製造、地質掘削、高圧機器などの鋼管。製造工程によって、シームレス鋼管と溶接鋼管に分けられ、そのうちシームレス鋼管は熱間圧延と冷間圧延（引抜）の2種類に分けられ、溶接鋼管はストレートシーム溶接鋼管とスパイラルシーム溶接鋼管に分けられます。
1. 熱処理プロセスとは大口径鋼管?
（1）熱処理過程において、大口径鋼管の形状変化の原因は熱処理応力である。熱処理応力は比較的複雑な問題であり、変形や割れなどの欠陥の原因となるだけでなく、ワークピースの疲労強度や寿命を向上させる重要な手段でもある。
（2）したがって、熱処理応力のメカニズムと変化法則を理解し、内部応力を制御する方法を習得することが非常に重要です。熱処理応力とは、熱処理因子（熱処理過程および組織変態過程）によってワーク内部に発生する応力を指します。
（3）ワークピースの体積全体または一部において自己平衡状態にあるため、内部応力と呼ばれます。熱処理応力は、その作用の性質により引張応力と圧縮応力に分けられ、作用時間により瞬間応力と残留応力に分けられ、その発生原因により熱応力と組織応力に分けられます。
(4) 熱応力は、加熱または冷却プロセス中にワークピースの各部における温度変化の非同期性によって発生します。例えば、固体ワークピースの場合、加熱時には表面が中心部よりも常に速く加熱され、冷却時には中心部が表面よりも遅く冷却されます。これは、熱が表面から吸収・放散されるためです。
（5）組成や組織状態が変化しない大口径鋼管は、温度差によって線膨張係数がゼロでない限り、比容積が変化します。そのため、加熱または冷却過程において、相互張力と内部応力が発生します。当然のことながら、ワークピースに生じる温度差が大きいほど、熱応力も大きくなります。
2.大口径鋼管を焼入れ後に冷却するにはどうすればいいですか？
（1）焼入れ工程では、ワークピースを高温に加熱し、かつ冷却速度を速める必要がある。そのため、焼入れ中、特に焼入れ・冷却工程では大きな熱応力が発生する。直径26mmの鋼球を700℃に加熱した後、水中で冷却すると、表面と中心部の温度変化は小さくなる。
（2）冷却初期段階では、表面の冷却速度が中心部の冷却速度よりも著しく高く、表面と中心部の温度差は継続的に拡大します。冷却が進むと、表面の冷却速度は低下し、中心部の冷却速度は相対的に増加します。表面と中心部の冷却速度がほぼ等しくなると、両者の温度差は大きな値に達します。
（３）その後、中心部の冷却速度が表面よりも速くなり、表面と中心部の温度差は徐々に減少し、中心部が完全に冷却されると温度差も消失する。急速冷却中に熱応力が発生する過程。
（4）冷却初期には、表層が急速に冷却され、中心部と温度差が生じ始める。熱膨張と冷収縮の物理的特性により、表層の体積は確実に収縮する必要があるが、中心部の温度が高く、比容積が大きいため、表層が内側に自由に収縮することが妨げられ、表層が引き伸ばされ、心臓が圧縮される熱応力が発生する。
（5）冷却が進むにつれて、上記の温度差は増加し続け、それに応じて熱応力も増加する。温度差が大きな値に達すると、熱応力も大きくなる。この時の熱応力が、当該温度における鋼材の降伏強度よりも低い場合、塑性変形は生じず、わずかな弾性変形のみが生ずる。
（6）さらに冷却すると、表面の冷却速度が低下し、それに応じて中心部の冷却速度が上昇し、温度差が減少する傾向があり、熱応力は徐々に減少します。熱応力が減少すると、上記の弾性変形もそれに応じて減少します。
投稿日時: 2022年12月12日