Soğuk çekme, soğuk haddeleme, soğuk haddeleme, soğuk bükme, soğuk genleştirme ve soğuk büküm, paslanmaz çelik dikişsiz/kaynaklı çelik borular kullanılarak paslanmaz çelik borular veya ısı eşanjörleri vb. için ısıya dayanıklı çelik borular üretmek için yaygın olarak kullanılan işleme yöntemleridir. Paslanmaz çeliğin, özellikle de östenitik paslanmaz çeliğin mükemmel plastisitesi, yukarıda belirtilen soğuk işleme (CW) işleminin genellikle kolayca gerçekleştirilmesini sağlar; ancak kaynak gibi tüm bu soğuk işlemler, paslanmaz çelik boruların performansını, özellikle korozyon direncini veya ısı direncini kaçınılmaz olarak olumsuz etkileyecektir. Bu tür hasarları ortadan kaldırmak, azaltmak veya kontrol altına almak, paslanmaz çelik boruların üretiminde ve sonraki işlemlerinde her zaman odak noktası olmuştur. Teslimattan önce son çözüm veya tavlama ısıl işlemi, yukarıda belirtilen soğuk işlemenin zararlı etkilerini ortadan kaldırmanın en etkili yoludur. Ancak bu yöntem, bir yandan, üretim maliyetini ve üretim döngüsünü önemli ölçüde artıracak yüksek sıcaklıkta ısıtma ve asitleme işlemi gerektirir. Ayrıca, asit sisi gibi atık gaz ve atık suların deşarjı, arıtımı ve değerlendirilmesi gibi sorunlar da vardır. Bu nedenle, bazı üreticiler maliyetleri düşürmek veya teslim tarihlerine uymak için bu işlemi atlamaktadır. Bazı kullanıcılar ise tasarruf etmek için bu tür ürünleri satın almaktadır ki bu son derece mantıksız ve kârsızdır. Öte yandan, bu işlemi belirli ürünler veya uygulama koşulları için uygulamak zor olabilir. Bu nedenle, soğuk işleme (soğuk işleme deformasyonu) derecesini kontrol etmek ve yerel düşük sıcaklıkta gerilim giderme tavlaması yapmak, zararlı etkilerini azaltmanın veya kontrol altına almanın iki pratik yolu haline gelmiştir, ancak çelik türleri arasındaki fark da dahil olmak üzere uygulama koşulları hala tartışmalıdır.
1. Soğuk işlemenin paslanmaz çelik boruların performansına verdiği zararlar ve bunların giderilmesi
1.1 Oda sıcaklığında plastik deformasyonla elde edilen soğuk işleme sonucu paslanmaz çelik boruların performansının bozulması, soğuk işleme sertleşmesine, yani malzemenin sertliğinin ve mukavemetinin artmasına, malzemenin orijinal plastisitesinin kısmen veya tamamen kaybolmasına ve kaçınılmaz olarak malzemenin korozyon direncinin veya ısı direncinin zarar görmesine neden olur.
1.2 Hasarı ortadan kaldırma yöntemleri
Teslimattan önce östenitik ve dubleks paslanmaz çelik boruların son çözüm ısıl işlemi ve teslimattan önce ferritik paslanmaz çelik boruların son tavlama ısıl işlemi, yukarıda belirtilen soğuk işlem, kaynak ve diğer sıcak işlemlerin neden olduğu performans hasarını etkili bir şekilde ortadan kaldırmayı amaçlamaktadır. Bu nedenle çoğu ülkenin paslanmaz çelik boru standartları, özellikle Avrupa birleşik paslanmaz çelik boru standartları, tüm paslanmaz çelik dikişsiz boruların katı çözelti veya tavlanmış durumda tedarik edilmesi gerektiğini şart koşmaktadır. Yurt içi kullanıcılar, 316L östenitik paslanmaz çelik dikişsiz borularda deniz suyuna batırılır batırılmaz çukurlaşma korozyonu bulunduğunu bildirmiştir (316L deniz suyu korozyonu veya ıslatma için ideal bir malzeme değildir, ancak bir ıslatmadan sonra çukurlaşma korozyonu bulunması normal değildir). Son çözüm işlemi veya yetersiz işlem muhtemelen "ucuz bir üründür". Son çözüm veya tavlama ısıl işlemi, paslanmaz çelik dikişsiz boruların üretiminde çok önemli ve vazgeçilmez bir işlemdir.
2. Paslanmaz çelik boruların soğuk bükme ve gerilim giderme ısıl işlemi
Soğuk bükme, paslanmaz çelik borular için yaygın bir soğuk işleme yöntemidir ve çelik boru üreticileri, kullanıcıları veya profesyonel boru bağlantı parçaları üreticileri tarafından uygulanabilir. Soğuk bükmeden sonra gerilim giderme ısıl işleminin yapılıp yapılmayacağı ve nasıl yapılacağı, siparişlerde üreticiler veya kullanıcılar arasında sıklıkla tartışma konusu olur. Bu konu yabancı boru hattı standartlarında belirtilmiştir, ancak tartışmaya değer bazı noktalar da vardır.
2.1 Paslanmaz çelik boruların soğuk bükme ve gerilim giderme ısıl işlemi
Soğuk bükme, paslanmaz çelik borular için yaygın bir soğuk işleme yöntemidir ve çelik boru üreticileri, kullanıcıları veya profesyonel boru bağlantı parçaları üreticileri tarafından uygulanabilir. Soğuk bükmeden sonra gerilim giderme ısıl işleminin yapılıp yapılmayacağı ve nasıl yapılacağı, siparişlerde üreticiler veya kullanıcılar arasında sıklıkla tartışma konusu olur. Bu konu yabancı boru hattı standartlarında belirtilmiştir, ancak tartışmaya değer bazı noktalar da vardır.
2.2 Döngüsel yüklere veya gerilim korozyon ortamlarına dayanıklı uygulamalar için
Döngüsel yüklere veya gerilim korozyonu ortamlarına dayanıklı uygulamalar söz konusu olduğunda, Avrupa ve Amerikan standartlarının düzenlemeleri biraz farklıdır. Amerikan standardı, darbe testi gereksinimleri olan malzemeler için, bükülme sonrası hesaplanan maksimum elyaf uzaması %5 olduğunda veya başka gereksinimler olduğunda gerilim giderme veya katı çözelti işleminin gerçekleştirilmesi gerektiğini şart koşar. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı su/buhar ortamında çalışan enerji santrallerindeki besleme suyu ısıtıcıları ve kondansatörler gibi ısı eşanjörlerinde kullanılan U şeklindeki borular, ortamdaki klorür iyonları ve oksijen içeriği nedeniyle gerilim korozyonu çatlamasına karşı hassastır. Bu nedenle, besleme suyu ısıtıcıları için paslanmaz çelik dikişsiz ve kaynaklı çelik borular için iki (dünyada tek) Amerikan ASTMA688/A688M ve A803/A803M standardı ile kazanlar ve ısı eşanjörleri için paslanmaz çelik borular için Japonya'nın JISG3463 standardı, kullanıcıların U şeklindeki boruların bükülme sonrası bölgesel gerilim giderme ısıl işlemine tabi tutulmasını talep edebileceğini şart koşar. Fransız nükleer reaktör üretim standardı RCC-M3319, U şeklindeki boruların büküldükten sonra gerilim giderme ısıl işlemine ihtiyaç olup olmadığını belirlemek için büküldükten sonra MgCl2 gerilim korozyon testinden geçmesi gerektiğini şart koşmaktadır.
3. Bükülü borular ve bükülü ısı değiştiriciler
Yurt dışında, bükülmüş borulardan (bükülmüş soğuk işlenmiş borular, TwistedTube) oluşan bir ısı eşanjörü kullanılmaktadır. Özellikleri, tek bir çelik borunun her bir eğimde 60° bükülmesi ve 7 çelik borunun bir bükülmüş ısı eşanjörü ünitesi oluşturmasıdır. Kompakt yapısı, yüksek ısıl verimliliği ve dış akış durgunluğunun ölü bölgesini azaltabilmesi gibi avantajları olduğu söylenmektedir. Dar alanlardaki ısı eşanjörleri için ideal bir yapıdır. Hesaplama ve analizler, bükülmüş soğuk işlemeyle oluşan plastik deformasyonun yalnızca %4-14 olduğunu ve çalışma sıcaklığının 540℃'yi geçmediğini göstermektedir. "ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Yönetmeliği" hükümlerine göre, gerilim giderme tavlaması gerekli değildir. Ancak ASTMG36 standardına göre yapılan gerilme korozyon testinden sonra, 316 ve 321 östenitik paslanmaz çelik bükülü boruların iyi gerilme korozyon direnci elde etmek için gerilme giderme tavlamasına veya çözelti tavlamasına tabi tutulması gerektiği ve 321 paslanmaz çelik boruların performansının 316 paslanmaz çelik borulara göre çok daha iyi olduğu kanıtlanmıştır.
4. Dubleks paslanmaz çelik bükülmüş borular ve U borular
Yurt dışındaki test sonuçları, dubleks paslanmaz çelik bükülü borular veya U-borular üzerinde gerilim giderme tavlaması yapmanın uygun olmadığını göstermiştir. Mevcut test sonuçları 2205 dubleks paslanmaz çelik borular için R≥5.33d0, 2507 süper dubleks paslanmaz çelik borular için ise R≥1.5d0 gerektirmektedir. Bunun nedenleri şunlardır: ① Dubleks paslanmaz çelik, çukurlaşmaya ve gerilim korozyonuna karşı mükemmel dirence sahiptir ve çukurlaşma eşdeğer PRE değeri ne kadar yüksekse, malzemenin gerilim korozyon direnci o kadar iyidir. ② Yerel düşük sıcaklıkta gerilim giderme tavlaması, matrisin faz dengesini ve metaller arası bileşiklerini etkileyecektir, yani kırılgan fazların çökelmesi korozyon direncine daha fazla zarar verecektir. Bu araştırma sonuçları, dubleks paslanmaz çelik boruların ısı değiştiriciler için daha uygun bir malzeme olabileceğini göstermektedir ve aynı zamanda Amerikan Kaynak Derneği ve ASMEB31.3 standartlarının ısıl işlem yönetmelikleri konusunda çok dikkatli olmaları için de temel oluşturmaktadır.
5. U şeklindeki boruların gerilim giderme için tavlama yöntemi
Hem yurt içi hem de yurt dışı yöntemler, U şeklindeki borularda lokal gerilim giderme tavlaması gerçekleştirmek için fırında direnç ısıtma veya lokal ısıtma kullanır, ancak hangi yöntemin daha etkili veya makul olduğu genellikle tartışmanın odak noktasıdır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki son araştırma sonuçları, direnç ısıtmanın daha makul ve etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir. Bunun nedenleri şunlardır: ① Güç frekanslı alternatif akım, sıkıştırma elektrodu aracılığıyla 250 mm uzaklıktaki U şeklindeki boru kesme noktasından doğrudan uygulanabilir ve bükülmüş boru bölümü çok düşük enerji tüketimiyle kısa sürede (yaklaşık 10 saniye) 1010 ~ 1065℃'ye ısıtılabilir; ② Optik pirometre, ısıtma bölgesinin sıcaklığını otomatik olarak kontrol etmek için kullanılabilir; ③ İç duvar, oksidasyonu etkili bir şekilde önlemek için Ar gazı ile doldurulur; ④ Isıtma işleminden sonra, 2 ~ 3 dakika içinde 425℃'nin altına hızlı bir şekilde soğutmak için zorlamalı hava soğutması kullanılabilir ve bu da yüksek standart kullanım gereksinimlerini asitleme olmadan karşılayabilen sarı veya açık mavi, ince ve yoğun bir oksit filmi gösterir.
6. Sonuç
(1) Soğuk çekme ve soğuk haddeleme gibi soğuk işlemler, özellikle ostenitik paslanmaz çelik olmak üzere paslanmaz çeliğin soğuk sertleşmesine neden olur ve kafes çıkığı, martensitik faz dönüşümü, karbür çökelmesi, artan manyetizma ve kalıntı gerilime yol açarak korozyon direncini azaltır. Soğuk işlemeden sonra tavlama veya çözeltiye alma ısıl işlemi bu olumsuz etkileri etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir; bu nedenle, ostenitik paslanmaz çelik dikişsiz borular ve derin soğuk işlenmiş paslanmaz çelik kaynaklı borular, korozyon dirençlerini etkili bir şekilde sağlamak için çözeltiye alınmış veya tavlanmış halde tedarik edilmelidir.
(2) Gerilim korozyon çatlağı ve değişken gerilim nedeniyle korozyon yorgunluğu riskinin bulunduğu çevresel koşullara ek olarak, soğuk işleme derecesini kontrol etmek, olumsuz etkilerinden kaçınmanın bir başka yoludur. Bu, özellikle tavlanması zor olan soğuk bükme ve soğuk genleşme gibi yerel soğuk işlemler için önemlidir. Östenitik paslanmaz çelik boruların soğuk bükme yarıçapı en az 1,5d0, ferritik ve dubleks paslanmaz çelik boruların soğuk bükme yarıçapı ise 2,5d0'dan büyük olacak şekilde kontrol edildiği sürece, soğuk bükme işleminden sonra genellikle gerilim giderme tavlaması yapılması gerekmez.
(3) Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı su veya buhar koşulları altında çalışan ısı eşanjörleri için U şeklinde östenitik paslanmaz çelik dirsekler gibi gerilim korozyon çatlağına karşı direnç gerektiren dirsekler için, soğuk bükme yarıçapının büyüklüğünden bağımsız olarak soğuk bükmeden sonra etkili gerilim giderme tavlaması yapılmalıdır.
(4) 06Cr19Ni11Ti (321) paslanmaz çelik, 316L'den daha iyi gerilim korozyon çatlamasına karşı direnç gösterir ve U-borulu ısı eşanjörleri için daha uygun bir östenitik çelik boru malzemesidir. Dubleks paslanmaz çelik U-borular, soğuk bükme veya bükme işleminden sonra yerel gerilim giderme tavlamasına uygun değildir veya tabi tutulmamalıdır.
(5) Soğuk bükülmüş paslanmaz çelik borular, kompakt bir yapıya ve daha yüksek ısı değişim verimliliğine sahip yeni bir ısı eşanjörü tipi oluşturabilir; bu da ilgili tasarım ve uygulama departmanlarının dikkat, araştırma ve geliştirmesini hak eder.
(6) Dupleks paslanmaz çelik U-borular soğuk bükme veya bükümden sonra yerel gerilim giderme tavlamasına uygun değildir veya tabi tutulmamalıdır.
(7) Direnç ısıtma, fırında dolaylı ısıtmaya göre daha fazla enerji ve zaman tasarrufu sağlayan, otomatik kontrolü kolay olan, lokal bir gerilim giderme ısıl işlem yöntemidir ve öncelikli olarak teşvik edilmelidir.
(8) Avrupa ve Amerikan boru hattı standartları (ASMEB31.1-2012, ASMEB31.3-2012, BSEN13480-4:2012), soğuk/sıcak şekillendirmeden sonra paslanmaz çelik boruların ısıl işlemine ilişkin bazı güncellenmiş ve ayrıntılı düzenlemelere sahiptir ve bunlara büyük ilgi gösterilmelidir.
Gönderim zamanı: 06-11-2024