Büyük çaplı çelik borular söndürme işleminden sonra nasıl soğutulur?

Çelik borular yalnızca sıvıları ve toz halindeki katıları taşımak, ısı enerjisi alışverişinde bulunmak ve mekanik parça ve kaplar yapmak için kullanılmaz, aynı zamanda ekonomik bir çelik türüdür. Çelik boruları bina yapısal ızgaraları, sütunlar ve mekanik destekler yapmak için kullanmak ağırlığı azaltabilir, metalden %20-40 tasarruf sağlayabilir ve fabrika benzeri mekanize inşaata olanak tanıyabilir. Çelik boruları yol köprüleri yapmak için kullanmak yalnızca çelikten tasarruf etmekle ve inşaatı basitleştirmekle kalmaz, aynı zamanda koruyucu kaplama alanını büyük ölçüde azaltarak yatırım ve bakım maliyetlerinden tasarruf sağlar. Büyük çaplı çelik borular içi boş kesitlere sahiptir ve uzunlukları çeliğin çapından veya çevresinden çok daha büyüktür. Kesit şekline göre yuvarlak, kare, dikdörtgen ve özel şekilli çelik borular olarak ayrılır; malzemeye göre karbonlu yapısal çelik boru, düşük alaşımlı yapısal çelik boru, alaşımlı çelik boru ve kompozit çelik boru olarak ayrılır; kullanım alanına göre ise taşıma boru hattı, mühendislik yapısı, termal ekipman, petrokimya endüstrisi, makine imalatı, jeolojik sondaj, yüksek basınçlı ekipman vb. için çelik borular olarak ayrılır. Üretim prosesine göre dikişsiz çelik borular ve kaynaklı çelik borular olmak üzere ikiye ayrılırlar. Bunlar arasında dikişsiz çelik borular sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş (çekilmiş) olarak ikiye ayrılır. Kaynaklı çelik borular ise düz dikiş kaynaklı çelik borular ve spiral dikiş kaynaklı çelik borular olarak ikiye ayrılır.

1. Büyük çaplı çelik boruların ısıl işlem süreci nedir?
(1) Isıl işlem sürecinde, büyük çaplı çelik boruların geometrik şeklinin değişmesinin nedeni, ısıl işlem geriliminin etkisidir. Isıl işlem gerilimi, nispeten karmaşık bir konudur. Sadece deformasyon ve çatlak gibi kusurların nedeni olmakla kalmaz, aynı zamanda iş parçalarının yorulma dayanımını ve hizmet ömrünü iyileştirmenin de önemli bir yoludur.
(2) Bu nedenle, ısıl işlem geriliminin mekanizmasını ve değişim kurallarını anlamak ve iç gerilimi kontrol etme yöntemlerine hakim olmak önemlidir. Isıl işlem gerilimi, ısıl işlem faktörleri (ısıl işlem ve yapısal dönüşüm süreci) nedeniyle iş parçasının içinde oluşan gerilimi ifade eder.
(3) İş parçasının hacminin tamamı veya bir kısmı içinde kendi kendini dengelediği için iç gerilim olarak adlandırılır. Isıl işlem gerilimi, etkisinin niteliğine göre çekme gerilimi ve basınç gerilimi; etki süresine göre anlık gerilim ve kalıntı gerilim; oluşum nedenine göre de ısıl gerilim ve doku gerilimi olarak ikiye ayrılır.
(4) Isıl gerilim, ısıtma veya soğutma işlemi sırasında iş parçasının çeşitli kısımlarında eş zamanlı sıcaklık değişimlerinden kaynaklanır. Örneğin, katı bir iş parçasında, yüzey ısıtıldığında çekirdekten her zaman daha hızlı ısınır ve çekirdek soğutulduğunda yüzeyden daha yavaş soğur. Bunun nedeni, ısı emilimi ve dağılımının yüzey üzerinden iletilmesidir.
(5) Bileşimi ve yapısal durumu değişmeyen büyük çaplı çelik borular için, doğrusal genleşme katsayısı sıfıra eşit olmadığı sürece farklı sıcaklıklarda özgül hacim değişecektir. Bu nedenle, ısıtma veya soğutma işlemi sırasında iş parçasının yüzeyi ile merkezi arasında bir boşluk oluşacaktır. Birbirini sıkıştıran iç gerilmeler. Açıkçası, iş parçası içinde oluşan sıcaklık farkı ne kadar büyükse, termal gerilme de o kadar büyük olacaktır.

2. Büyük çaplı çelik borular söndürme işleminden sonra nasıl soğutulur?
(1) Söndürme işlemi sırasında, iş parçasının daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılması ve daha hızlı soğutulması gerekir. Bu nedenle, söndürme sırasında, özellikle de söndürme soğutma işlemi sırasında büyük bir termal gerilim oluşur. 26 mm çapındaki bir çelik bilyenin 700°C'ye ısıtıldıktan sonra suda soğutulması durumunda, yüzeyinde ve merkezinde sıcaklık değişir.
(2) Soğumanın erken aşamasında, yüzeyin soğuma hızı çekirdeğin soğuma hızını önemli ölçüde aşar ve yüzey ile çekirdek arasındaki sıcaklık farkı artmaya devam eder. Soğuma devam ettiğinde, yüzeyin soğuma hızı yavaşlarken, çekirdeğin soğuma hızı nispeten artar. Yüzey ve çekirdeğin soğuma hızları neredeyse eşit olduğunda, sıcaklık farkları büyük bir değere ulaşır.
(3) Daha sonra, çekirdeğin soğuma hızı, yüzeyin soğuma hızından daha büyük olur ve yüzey ile çekirdek arasındaki sıcaklık farkı, çekirdek tamamen soğuduğunda sıcaklık farkı ortadan kalkana kadar kademeli olarak azalır. Hızlı soğuma sırasında termal gerilim oluşturma süreci.
(4) Soğumanın erken aşamasında, yüzey tabakası hızla soğur ve çekirdek ile arasında bir sıcaklık farkı oluşmaya başlar. Isıl genleşme ve büzülmenin fiziksel özellikleri nedeniyle, yüzey hacmi güvenilir bir şekilde büzülmelidir, ancak çekirdek sıcaklığı hala yüksek ve özgül hacim büyüktür, bu da yüzeyin içeriye doğru serbestçe büzülmesini engelleyerek, yüzeyin gerildiği ve çekirdeğin sıkıştırıldığı bir termal gerilim oluşturur.
(5) Soğuma ilerledikçe, yukarıda belirtilen sıcaklık farkı artmaya devam eder ve oluşan termal gerilim de buna bağlı olarak artar. Sıcaklık farkı büyük bir değere ulaştığında, termal gerilim de büyük olur. Bu andaki termal gerilim, ilgili sıcaklık koşulları altında çeliğin akma dayanımından düşükse, plastik deformasyona neden olmaz ve yalnızca eser miktarda elastik deformasyon üretir.
(6) Daha fazla soğutulduğunda, yüzey tabakasının soğuma hızı yavaşlar, çekirdeğin soğuma hızı buna bağlı olarak hızlanır, sıcaklık farkı azalma eğilimi gösterir ve termal gerilim de kademeli olarak azalır. Termal gerilim azaldıkça, yukarıdaki elastik deformasyon da buna bağlı olarak azalır.