วิธีการระบายความร้อนท่อเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่หลังกระบวนการชุบแข็ง

ท่อเหล็กใช้ขนส่งของเหลวและผง แลกเปลี่ยนความร้อน และสร้างชิ้นส่วนเครื่องจักรกลและภาชนะต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้น ยังเป็นเหล็กกล้าที่ประหยัดต้นทุนอีกด้วย การใช้ท่อเหล็กทำโครงเหล็ก เสา และส่วนรองรับเชิงกล ช่วยลดน้ำหนักและประหยัดโลหะได้ 20-40% และสามารถก่อสร้างได้ทั้งแบบโรงงานและแบบใช้เครื่องจักร การใช้ท่อเหล็กทำสะพานทางหลวงไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดเหล็กและลดความซับซ้อนในการก่อสร้างเท่านั้น แต่ยังช่วยลดพื้นที่ที่เคลือบด้วยชั้นป้องกันได้อย่างมาก ช่วยประหยัดต้นทุนการลงทุนและการบำรุงรักษา ท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่จะมีหน้าตัดกลวงที่มีความยาวมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางหรือเส้นรอบวงของเหล็กมาก สามารถแบ่งตามรูปร่างหน้าตัดได้เป็นท่อเหล็กกลม ท่อเหล็กสี่เหลี่ยม ท่อเหล็กสี่เหลี่ยมผืนผ้า และท่อเหล็กรูปทรงพิเศษ สามารถแบ่งตามวัสดุได้เป็นท่อเหล็กโครงสร้างคาร์บอน ท่อเหล็กโครงสร้างโลหะผสมต่ำ ท่อเหล็กโลหะผสม และท่อเหล็กคอมโพสิต ท่อเหล็กสำหรับอุปกรณ์ความร้อน อุตสาหกรรมปิโตรเคมี การผลิตเครื่องจักร การขุดเจาะทางธรณีวิทยา อุปกรณ์แรงดันสูง ฯลฯ ตามขั้นตอนการผลิต แบ่งออกเป็นท่อเหล็กไร้รอยต่อและท่อเหล็กเชื่อม ซึ่งท่อเหล็กไร้รอยต่อจะแบ่งออกเป็นแบบรีดร้อนและแบบรีดเย็น (ดึง) ท่อเหล็กเชื่อมแบ่งออกเป็นท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บตรงและท่อเหล็กเชื่อมตะเข็บเกลียวสองชนิด

1. กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนมีขั้นตอนอย่างไรท่อเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่?
(1) ในระหว่างกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตของท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่คือความเค้นในการอบชุบด้วยความร้อน ความเค้นในการอบชุบด้วยความร้อนเป็นปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน ไม่เพียงแต่เป็นสาเหตุของข้อบกพร่อง เช่น การเสียรูปและรอยแตกร้าวเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีการสำคัญในการปรับปรุงความแข็งแรงของความล้าและอายุการใช้งานของชิ้นงานอีกด้วย
(2) ดังนั้น การทำความเข้าใจกลไกและกฎการเปลี่ยนแปลงของความเค้นที่ผ่านการอบด้วยความร้อน รวมถึงการเรียนรู้วิธีการควบคุมความเค้นภายในจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ความเค้นที่ผ่านการอบด้วยความร้อน หมายถึง ความเค้นที่เกิดขึ้นภายในชิ้นงานอันเนื่องมาจากปัจจัยการอบด้วยความร้อน (กระบวนการทางความร้อนและกระบวนการเปลี่ยนสภาพเนื้อเยื่อ)
(3) ภาวะสมดุลของปริมาตรทั้งหมดหรือบางส่วนของชิ้นงาน เรียกว่าความเค้นภายใน ความเค้นจากการอบชุบด้วยความร้อนสามารถแบ่งออกได้เป็นความเค้นดึงและความเค้นอัดตามลักษณะการออกฤทธิ์ ความเค้นขณะนั้นสามารถแบ่งออกได้เป็นความเค้นชั่วขณะและความเค้นตกค้างตามระยะเวลาการออกฤทธิ์ และเค้นความร้อนและความเค้นเนื้อเยื่อสามารถแบ่งออกได้เป็นความเค้นตามสาเหตุของการก่อตัว
(4) ความเครียดจากความร้อนเกิดขึ้นจากความไม่สอดคล้องกันของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในส่วนต่างๆ ของชิ้นงานในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนหรือการทำให้เย็นลง ตัวอย่างเช่น สำหรับชิ้นงานที่เป็นของแข็ง พื้นผิวจะร้อนขึ้นเร็วกว่าแกนกลางเสมอเมื่อได้รับความร้อน และแกนกลางจะเย็นลงช้ากว่าพื้นผิวเมื่อถูกทำให้เย็นลง เนื่องจากความร้อนถูกดูดซับและระบายออกผ่านพื้นผิว
(5) สำหรับท่อเหล็กเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและโครงสร้าง เมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตราบใดที่สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นไม่เท่ากับศูนย์ ปริมาตรจำเพาะจะเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนหรือทำความเย็น จะเกิดแรงตึงและความเค้นภายในร่วมกัน เห็นได้ชัดว่ายิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นในชิ้นงานมากเท่าใด ความเค้นความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

2. จะระบายความร้อนท่อเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่หลังจากกระบวนการดับได้อย่างไร?
(1) ในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง ชิ้นงานจะต้องได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นและระบายความร้อนได้เร็วขึ้น ดังนั้น ในระหว่างการชุบแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างกระบวนการชุบแข็งและระบายความร้อน จะเกิดความเค้นความร้อนสูง เมื่อลูกบอลเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 26 มิลลิเมตร ถูกทำให้เย็นลงในน้ำหลังจากถูกให้ความร้อนที่ 700°C การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของพื้นผิวและแกนกลางจะ
(2) ในระยะเริ่มแรกของการทำความเย็น อัตราการทำความเย็นของพื้นผิวจะสูงกว่าแกนกลางอย่างมีนัยสำคัญ และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและแกนกลางจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อการทำความเย็นดำเนินต่อไป อัตราการทำความเย็นของพื้นผิวจะช้าลง ในขณะที่อัตราการทำความเย็นของแกนกลางจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกัน เมื่ออัตราการทำความเย็นของพื้นผิวและแกนกลางใกล้เคียงกัน ความแตกต่างของอุณหภูมิจะมีค่าสูง
(3) ต่อมา อัตราการเย็นตัวของแกนกลางจะสูงกว่าอัตราการเย็นตัวของพื้นผิว และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและแกนกลางจะค่อยๆ ลดลงจนกระทั่งแกนกลางเย็นตัวลงอย่างสมบูรณ์ และความแตกต่างของอุณหภูมิก็หายไป กระบวนการสร้างความเครียดทางความร้อนระหว่างการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว
(4) ในระยะเริ่มแรกของการทำความเย็น ชั้นผิวจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว และเริ่มเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชั้นผิวกับแกนกลาง เนื่องจากลักษณะทางกายภาพของการขยายตัวเนื่องจากความร้อนและการหดตัวจากความเย็น ปริมาตรของชั้นผิวจึงต้องหดตัวอย่างคงที่ ในขณะที่อุณหภูมิของแกนกลางสูงและปริมาตรจำเพาะสูง ซึ่งจะขัดขวางการหดตัวอิสระของชั้นผิวเข้าด้านใน ส่งผลให้เกิดความเค้นทางความร้อน ซึ่งชั้นผิวจะถูกยืดออกและแกนกลางจะถูกบีบอัด
(5) เมื่ออุณหภูมิเย็นลง ความแตกต่างของอุณหภูมิที่กล่าวข้างต้นจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และความเค้นความร้อนที่เกิดขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิมีค่ามาก ความเค้นความร้อนก็จะสูงตามไปด้วย หากความเค้นความร้อน ณ เวลานี้ต่ำกว่าจุดครากของเหล็กที่อุณหภูมิที่สอดคล้องกัน จะไม่ทำให้เกิดการเสียรูปถาวร แต่จะทำให้เกิดการเสียรูปยืดหยุ่นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
(6) เมื่อเย็นตัวลงอีก อัตราการเย็นตัวของพื้นผิวจะช้าลง และอัตราการเย็นตัวของแกนจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ความแตกต่างของอุณหภูมิมีแนวโน้มลดลง และความเครียดทางความร้อนจะลดลงเรื่อยๆ เมื่อความเครียดทางความร้อนลดลง การเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นข้างต้นก็จะลดลงตามไปด้วย