Стальные трубы используются не только для транспортировки жидкостей и порошкообразных твердых веществ, обмена тепловой энергии и изготовления механических деталей и контейнеров, но они также являются разновидностью экономичной стали.Использование стальных труб для изготовления структурных решеток, столбов и механических опор здания может снизить вес, сэкономить 20–40% металла и обеспечить механизированное строительство, подобное заводскому.Использование стальных труб для изготовления автомобильных мостов может не только сэкономить сталь и упростить строительство, но и значительно уменьшить площадь защитного покрытия, что сэкономит инвестиции и затраты на техническое обслуживание.Стальные трубы большого диаметра имеют полые секции, а их длина значительно превышает диаметр или окружность стали.По форме поперечного сечения стальные трубы делятся на круглые, квадратные, прямоугольные и специальной формы;В зависимости от материала его подразделяют на трубы из углеродистой конструкционной стали, трубы из низколегированной конструкционной стали, трубы из легированной стали и трубы из композитной стали;по использованию подразделяются на транспортный трубопровод, инженерные конструкции, стальные трубы для теплового оборудования, нефтехимическую промышленность, машиностроение, геологическое бурение, оборудование высокого давления и т. д.;По способу производства делятся на стальные бесшовные трубы и стальные сварные трубы, среди которых стальные бесшовные трубы делятся на горячекатаные и холоднокатаные (тянутые). Различают два типа сварных стальных труб, которые делятся на прямошовные. стальные трубы и стальные трубы, сваренные спиральным швом.
1. Каков процесс термообработки стальных труб большого диаметра?
(1) В процессе термообработки причиной изменения геометрической формы стальных труб большого диаметра является воздействие напряжений термической обработки.Стресс при термической обработке является относительно сложной проблемой.Это не только причина таких дефектов, как деформация и трещины, но и важное средство повышения усталостной прочности и срока службы заготовок.
(2) Поэтому важно понимать механизм и правила изменения стресса при термической обработке, а также освоить методы управления внутренним напряжением.Под напряжением термообработки понимают напряжение, возникающее внутри заготовки из-за факторов термообработки (термический процесс и процесс структурного преобразования).
(3) Оно самоуравновешено в пределах всего или части объема заготовки, поэтому его называют внутренним напряжением.Напряжение термической обработки по характеру его действия разделяют на растягивающее и сжимающее;по времени действия его можно разделить на мгновенное напряжение и остаточное напряжение;и его можно разделить на термический стресс и тканевый стресс в зависимости от причины его образования.
(4) Термическое напряжение вызвано синхронными изменениями температуры в различных частях заготовки во время процесса нагрева или охлаждения.Например, у твердой заготовки поверхность при нагреве всегда нагревается быстрее, чем стержень, а при охлаждении стержень остывает медленнее, чем поверхность.Это связано с тем, что поглощение и рассеивание тепла осуществляется через поверхность.
(5) Для стальных труб большого диаметра, состав и организационное состояние которых не изменяются, при различных температурах, пока коэффициент линейного расширения не равен нулю, удельный объем будет меняться.Поэтому в процессе нагрева или охлаждения между поверхностью и центром заготовки будет оставаться зазор.Внутренние напряжения, сжимающие друг друга.Очевидно, что чем больше разница температур, возникающая внутри заготовки, тем больше термическое напряжение.
2. Как охладить стальные трубы большого диаметра после закалки?
(1) В процессе закалки заготовку необходимо нагреть до более высокой температуры и охладить с большей скоростью.Следовательно, во время закалки, особенно в процессе закалочного охлаждения, будет создаваться большое термическое напряжение.Изменение температуры на поверхности и в центре стального шара диаметром 26 мм при его охлаждении в воде после нагревания до 700°С.
(2) На ранней стадии охлаждения скорость охлаждения поверхности значительно превышает скорость охлаждения ядра, а разница температур между поверхностью и ядром продолжает увеличиваться.При продолжении охлаждения скорость охлаждения поверхности замедляется, тогда как скорость охлаждения ядра относительно увеличивается.Когда скорости охлаждения поверхности и ядра практически равны, разница их температур достигает большой величины.
(3) Впоследствии скорость охлаждения ядра превышает скорость охлаждения поверхности, и разница температур между поверхностью и ядром постепенно уменьшается, пока разница температур не исчезнет, когда ядро полностью остынет.Процесс создания термического напряжения при быстром охлаждении.
(4) На ранней стадии охлаждения приповерхностный слой быстро остывает, и между ним и ядром начинает возникать разница температур.Из-за физических характеристик теплового расширения и сжатия объем поверхности должен надежно сжиматься, но температура ядра все еще высока, а удельный объем велик, что не позволяет поверхности свободно сжиматься внутрь, образуя тем самым тепловое напряжение, при котором Поверхность растягивается, а ядро сжимается.
(5) По мере охлаждения вышеупомянутая разница температур продолжает увеличиваться, и соответственно увеличивается создаваемое тепловое напряжение.Когда разница температур достигает большого значения, тепловое напряжение также велико.Если термическое напряжение в это время ниже предела текучести стали при соответствующих температурных условиях, оно не вызовет пластическую деформацию и приведет лишь к незначительной упругой деформации.
(6) При дальнейшем охлаждении скорость охлаждения поверхностного слоя замедляется, скорость охлаждения активной зоны соответственно ускоряется, разность температур имеет тенденцию к уменьшению, а также постепенно уменьшается тепловое напряжение.По мере уменьшения термического напряжения указанная выше упругая деформация соответственно уменьшается.
Время публикации: 12 января 2024 г.