Penarikan sejuk, penggelek sejuk, penggelek sejuk, lenturan sejuk, pengembangan sejuk dan putaran sejuk adalah semua kaedah pemprosesan biasa untuk pembuatan paip keluli tahan karat atau paip keluli tahan haba untuk penukar haba dan sebagainya menggunakan paip keluli lancar/dikimpal keluli tahan karat. Keplastikan keluli tahan karat yang sangat baik, terutamanya keluli tahan karat austenit, menjadikan kerja sejuk (CW) di atas secara amnya mudah dicapai; walau bagaimanapun, semua kerja sejuk ini, seperti kimpalan, pasti akan merosakkan prestasi paip keluli tahan karat, terutamanya rintangan kakisan atau rintangan haba. Menghapuskan, mengurangkan atau mengawal kerosakan sedemikian sentiasa menjadi tumpuan perhatian dalam pembuatan dan pemprosesan seterusnya paip keluli tahan karat. Penyelesaian akhir atau rawatan haba penyepuhlindapan sebelum penghantaran adalah cara paling berkesan untuk menghapuskan kesan berbahaya kerja sejuk di atas. Walau bagaimanapun, kaedah ini, di satu pihak, memerlukan pemanasan suhu tinggi dan rawatan penjerukan, yang akan meningkatkan kos pembuatan dan kitaran pengeluaran dengan ketara. Di samping itu, terdapat juga masalah seperti pelepasan, rawatan dan penilaian gas sisa dan air sisa seperti kabus asid. Oleh itu, beberapa pengeluar meninggalkan proses ini untuk mengurangkan kos atau memenuhi tarikh akhir. Sesetengah pengguna membeli produk sedemikian untuk menjimatkan wang, yang mana amat tidak bijak dan tidak menguntungkan. Sebaliknya, proses ini mungkin sukar untuk dilaksanakan untuk produk atau keadaan aplikasi tertentu. Oleh itu, mengawal tahap kerja sejuk (ubah bentuk kerja sejuk) dan melakukan penyepuhlindapan pelepasan tegasan suhu rendah tempatan telah menjadi dua cara praktikal lain untuk mengurangkan atau mengawal kesan berbahayanya, tetapi keadaan aplikasinya, termasuk perbezaan dalam jenis keluli, masih kontroversi.
1. Kerosakan dan penghapusan kerja sejuk pada prestasi paip keluli tahan karat
1.1 Kerosakan pada prestasi paip keluli tahan karat melalui kerja sejuk yang dicapai melalui ubah bentuk plastik pada suhu bilik akan menyebabkan pengerasan kerja sejuk, iaitu kekerasan dan kekuatan bahan meningkat, dan keplastikan asal bahan hilang sebahagian atau sepenuhnya, dan ia pasti akan merosakkan rintangan kakisan atau rintangan haba bahan.
1.2 Kaedah untuk menghapuskan kerosakan
Rawatan haba larutan akhir paip keluli tahan karat austenit dan dupleks sebelum penghantaran, dan rawatan haba penyepuhlindapan akhir paip keluli tahan karat ferit sebelum penghantaran, semuanya bertujuan untuk menghapuskan kerosakan prestasi yang disebabkan oleh kerja sejuk dan kimpalan serta kerja panas lain yang dinyatakan di atas dengan berkesan. Inilah sebabnya piawaian paip keluli tahan karat kebanyakan negara, terutamanya piawaian paip keluli tahan karat bersatu Eropah, menetapkan bahawa semua paip lancar keluli tahan karat mesti dibekalkan dalam keadaan larutan pepejal atau penyepuhlindapan. Pengguna domestik telah melaporkan bahawa paip lancar keluli tahan karat austenit 316L didapati mempunyai kakisan lubang sebaik sahaja ia direndam dalam air laut (316L bukanlah bahan yang ideal untuk kakisan atau perendaman air laut, tetapi tidak normal untuk menemui kakisan lubang selepas satu perendaman). Rawatan larutan akhir atau rawatan yang tidak mencukupi mungkin merupakan "produk murah". Rawatan haba larutan akhir atau penyepuhlindapan adalah proses yang sangat penting dan tidak boleh diketepikan dalam pembuatan paip lancar keluli tahan karat.
2. Rawatan haba lenturan sejuk dan pelepasan tekanan paip keluli tahan karat
Pembengkokan sejuk adalah kaedah pemprosesan sejuk yang biasa untuk paip keluli tahan karat, yang boleh disiapkan oleh pengeluar paip keluli, pengguna, atau pengeluar pemasangan paip profesional. Sama ada untuk melakukan rawatan haba pelepasan tekanan selepas pembengkokan sejuk dan cara melakukan rawatan haba sering menjadi titik pertikaian antara pengeluar atau pengguna dalam pesanan. Isu ini telah ditetapkan dalam piawaian saluran paip asing, tetapi memang terdapat beberapa perkara yang perlu dibincangkan.
2.1 Rawatan haba lenturan sejuk dan pelepasan tekanan paip keluli tahan karat
Pembengkokan sejuk adalah kaedah pemprosesan sejuk yang biasa untuk paip keluli tahan karat, yang boleh disiapkan oleh pengeluar paip keluli, pengguna, atau pengeluar pemasangan paip profesional. Sama ada untuk melakukan rawatan haba pelepasan tekanan selepas pembengkokan sejuk dan cara melakukan rawatan haba sering menjadi titik pertikaian antara pengeluar atau pengguna dalam pesanan. Isu ini telah ditetapkan dalam piawaian saluran paip asing, tetapi memang terdapat beberapa perkara yang perlu dibincangkan.
2.2 Untuk aplikasi yang menahan beban kitaran atau persekitaran kakisan tegasan
Berkenaan aplikasi yang menahan beban kitaran atau persekitaran kakisan tegasan, peraturan piawaian Eropah dan Amerika adalah sedikit berbeza. Piawaian Amerika menetapkan bahawa untuk bahan dengan keperluan ujian hentaman, pelepasan tegasan atau rawatan larutan pepejal harus dilakukan apabila pemanjangan gentian terkira maksimum adalah 5% selepas lenturan atau apabila terdapat keperluan lain. Tiub berbentuk U yang digunakan dalam penukar haba seperti pemanas air suapan dan kondenser di loji janakuasa yang beroperasi dalam media air/wap suhu tinggi dan tekanan tinggi sensitif terhadap keretakan kakisan tegasan disebabkan oleh ion klorida dan kandungan oksigen dalam medium. Oleh itu, dua piawaian Amerika (satu-satunya di dunia) ASTMA688/A688M dan A803/A803M untuk paip keluli lancar dan dikimpal keluli tahan karat untuk pemanas air suapan, dan piawaian Jepun JISG3463 untuk paip keluli tahan karat untuk dandang dan penukar haba menetapkan bahawa pengguna boleh menghendaki tiub berbentuk U mesti tertakluk kepada rawatan haba pelepasan tegasan tempatan selepas lenturan. Piawaian pembuatan reaktor nuklear Perancis RCC-M3319 menetapkan bahawa tiub berbentuk U mesti lulus ujian kakisan tegasan MgCl2 selepas lenturan untuk menentukan sama ada rawatan haba pelepasan tegasan diperlukan selepas lenturan.
3. Tiub berpintal dan penukar haba berpintal
Penukar haba yang terdiri daripada tiub berpintal (tiub kerja sejuk berpintal, TwistedTube) digunakan di luar negara. Ciri-cirinya ialah tiub keluli tunggal dipintal pada 60° setiap pic, dan 7 tiub keluli membentuk unit penukar haba berpintal. Dikatakan bahawa kelebihannya ialah struktur padat, kecekapan haba yang tinggi, dan boleh mengurangkan zon mati genangan aliran luar. Ia adalah struktur yang ideal untuk penukar haba di ruang sempit. Pengiraan dan analisis menunjukkan bahawa ubah bentuk plastik yang terbentuk oleh kerja sejuk berpintal hanya 4% ~ 14%, dan suhu kerjanya tidak lebih daripada 540℃. Mengikut peruntukan "Kod Dandang dan Bekas Tekanan ASME", penyepuhlindapan pelepasan tegasan tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, selepas ujian kakisan tegasan mengikut piawaian ASTMG36, terbukti bahawa tiub berpintal keluli tahan karat austenit 316 dan 321 mesti tertakluk kepada penyepuhlindapan pelepasan tegasan atau penyepuhlindapan larutan untuk mendapatkan rintangan kakisan tegasan yang baik, dan prestasi paip keluli tahan karat 321 jauh lebih baik daripada paip keluli tahan karat 316.
4. Tiub berpintal keluli tahan karat dupleks dan tiub-U
Keputusan ujian di luar negara menunjukkan bahawa penyepuhlindapan pelepasan tegasan tidak sesuai untuk melakukan penyepuhlindapan pelepasan tegasan pada tiub berpintal keluli tahan karat dupleks atau tiub-U. Keputusan ujian semasa memerlukan R≥5.33d0 untuk paip keluli tahan karat dupleks 2205, tetapi R≥1.5d0 untuk paip keluli tahan karat super dupleks 2507. Sebabnya ialah: ① Keluli tahan karat dupleks mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap kakisan lubang dan tegasan, dan semakin tinggi nilai PRE setara lubang, semakin baik rintangan kakisan tegasan bahan. ② Penyepuhlindapan pelepasan tegasan suhu rendah tempatan akan menjejaskan keseimbangan fasa dan sebatian antara logam matriks, iaitu, pemendakan fasa rapuh akan menyebabkan kerosakan yang lebih besar terhadap rintangan kakisan. Keputusan penyelidikan ini menunjukkan bahawa paip keluli tahan karat dupleks mungkin merupakan bahan yang lebih sesuai untuk penukar haba, dan ia juga merupakan asas bagi piawaian Persatuan Kimpalan Amerika dan ASMEB31.3 untuk berhati-hati tentang peraturan rawatan haba mereka.
5. Kaedah penyepuhlindapan untuk melegakan tekanan tiub berbentuk U
Kedua-dua kaedah domestik dan asing menggunakan pemanasan rintangan atau pemanasan tempatan dalam relau untuk melakukan penyepuhlindapan pelepasan tekanan tempatan pada tiub berbentuk U, tetapi kaedah mana yang lebih berkesan atau munasabah sering menjadi tumpuan kontroversi. Keputusan penyelidikan terkini di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa pemanasan rintangan adalah kaedah yang lebih munasabah dan berkesan. Sebabnya adalah seperti berikut: ① Arus ulang-alik frekuensi kuasa boleh dimasukkan terus dari titik pemotongan tiub berbentuk U sejauh 250mm melalui elektrod pengapit, dan bahagian tiub bengkok boleh dipanaskan hingga 1010 ~ 1065 ℃ dalam masa yang singkat (kira-kira 10 saat), dengan penggunaan tenaga yang sangat rendah; ② Pirometer optik boleh digunakan untuk mengawal suhu zon pemanasan secara automatik; ③ Dinding dalam diisi dengan gas Ar untuk mencegah pengoksidaan dengan berkesan; ④ Selepas pemanasan, penyejukan udara paksa boleh digunakan untuk menyejukkan dengan cepat ke bawah 425 ℃ dalam masa 2 ~ 3 minit, menunjukkan filem oksida nipis dan padat berwarna kuning atau biru muda, yang boleh memenuhi keperluan penggunaan standard yang tinggi tanpa penjerukan.
6. Kesimpulan
(1) Pemprosesan sejuk seperti penarikan sejuk dan penggelek sejuk akan menyebabkan pengerasan sejuk keluli tahan karat, terutamanya keluli tahan karat austenit, dan mendorong kehelan kekisi, transformasi fasa martensit, pemendakan karbida, peningkatan kemagnetan, dan tegasan baki, sekali gus mengurangkan rintangan kakisannya. Rawatan haba penyepuhlindapan atau larutan selepas kerja sejuk boleh menghapuskan kesan buruk ini dengan berkesan; oleh itu, paip lancar keluli tahan karat austenit dan paip kimpalan keluli tahan karat yang diproses sejuk dalam mesti dibekalkan dalam keadaan larutan atau penyepuhlindapan untuk memastikan rintangan kakisannya dengan berkesan.
(2) Selain keretakan kakisan tegasan dan keadaan persekitaran di mana terdapat risiko keletihan kakisan akibat tegasan berselang-seli, mengawal tahap kerja sejuk adalah satu lagi cara untuk mengelakkan kesan buruknya. Ini amat penting untuk kerja sejuk tempatan seperti lenturan sejuk dan pengembangan sejuk, yang sukar untuk disepuh. Selagi jejari lenturan sejuk paip keluli tahan karat austenit dikawal tidak kurang daripada 1.5d0, dan jejari lenturan sejuk paip keluli tahan karat ferit dan dupleks lebih besar daripada 2.5d0, secara amnya tidak perlu melakukan penyepuhlindapan pelepasan tegasan selepas lenturan sejuk.
(3) Bagi lengkungan yang memerlukan ketahanan terhadap keretakan kakisan tegasan, seperti lengkungan keluli tahan karat austenit berbentuk U untuk penukar haba yang berfungsi di bawah keadaan air atau wap suhu tinggi dan tekanan tinggi, penyepuhlindapan pelepasan tegasan yang berkesan mesti dilakukan selepas lenturan sejuk tanpa mengira saiz jejari lenturan sejuk.
(4) Keluli tahan karat 06Cr19Ni11Ti (321) mempunyai rintangan yang lebih baik terhadap keretakan kakisan tegasan berbanding 316L dan merupakan bahan paip keluli austenit yang lebih sesuai untuk penukar haba tiub-U. Tiub-U keluli tahan karat dupleks tidak sesuai atau tidak boleh tertakluk kepada penyepuhlindapan pelepasan tegasan setempat selepas lenturan atau putaran sejuk.
(5) Paip keluli tahan karat berpintal sejuk boleh membentuk jenis penukar haba baharu dengan struktur padat dan kecekapan pertukaran haba yang lebih tinggi, yang memerlukan penerokaan dan pembangunan jabatan reka bentuk dan aplikasi yang berkaitan.
(6) Tiub-U keluli tahan karat dupleks tidak sesuai atau tidak boleh tertakluk kepada penyepuhlindapan pelepasan tekanan setempat selepas lenturan atau putaran sejuk.
(7) Pemanasan rintangan ialah kaedah rawatan haba pelepasan tekanan tempatan yang lebih menjimatkan tenaga dan masa berbanding pemanasan tidak langsung dalam relau, mudah untuk merealisasikan kawalan automatik, dan harus diutamakan.
(8) Piawaian saluran paip Eropah dan Amerika (ASMEB31.1-2012, ASMEB31.3-2012, BSEN13480-4:2012) mempunyai beberapa peraturan terkini dan terperinci mengenai rawatan haba paip keluli tahan karat selepas pembentukan sejuk/panas, yang patut diberi perhatian tinggi.
Masa siaran: 06 Nov-2024