Çelik boru, sıvı ve toz taşımak, ısı alışverişi yapmak, mekanik parçalar ve kaplar üretmek için kullanılır; dahası, ekonomik bir çelik türüdür. Çelik boruların bina yapılarında ızgara, kolon ve mekanik destekler yapmak için kullanılması, ağırlığı azaltır ve %20-40 oranında metal tasarrufu sağlar, ayrıca fabrika benzeri ve mekanize bir inşaat gerçekleştirilebilir. Çelik boruların karayolu köprüleri yapımında kullanılması, sadece çelik tasarrufu ve inşaatı basitleştirmekle kalmaz, aynı zamanda koruyucu katmanlarla kaplanan alanı da büyük ölçüde azaltarak yatırım ve bakım maliyetlerinden tasarruf sağlar. Büyük çaplı çelik borular, uzunluğu çapından veya çevresinden çok daha büyük olan içi boş bir kesite sahiptir. Kesit şekline göre dairesel, kare, dikdörtgen ve özel şekilli çelik borulara; malzemeye göre ise karbon yapısal çelik borular, düşük alaşımlı yapısal çelik borular, alaşımlı çelik borular ve kompozit çelik borulara ayrılabilir. Çelik borular, termal ekipmanlarda, petrokimya endüstrisinde, makine imalatında, jeolojik sondajda, yüksek basınçlı ekipmanlarda vb. kullanılır. Üretim sürecine göre, dikişsiz çelik borular ve kaynaklı çelik borular olmak üzere ikiye ayrılırlar; dikişsiz çelik borular sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş (çekilmiş) olmak üzere ikiye ayrılır; kaynaklı çelik borular ise düz kaynaklı çelik boru ve spiral kaynaklı çelik boru olarak ikiye ayrılır.
1. Isıl işlem süreci nedir?büyük çaplı çelik borular?
(1) Isıl işlem sürecinde, büyük çaplı çelik borunun geometrik değişiminin nedeni ısıl işlem gerilimidir. Isıl işlem gerilimi nispeten karmaşık bir konudur. Sadece deformasyon ve çatlaklar gibi kusurların nedeni olmakla kalmaz, aynı zamanda iş parçalarının yorulma dayanımını ve hizmet ömrünü iyileştirmenin önemli bir yoludur.
(2) Bu nedenle, ısıl işlem stresinin mekanizmasını ve değişim yasasını anlamak ve iç stresi kontrol etme yöntemine hakim olmak çok önemlidir. Isıl işlem stresi, ısıl işlem faktörleri (termal işlem ve doku dönüşüm süreci) nedeniyle iş parçasının içinde oluşan stresi ifade eder.
(3) İş parçasının hacminin tamamında veya bir kısmında kendi kendine denge halindedir, bu nedenle iç gerilim olarak adlandırılır. Isıl işlem gerilimi, etki şekline göre çekme gerilimi ve sıkıştırma gerilimi olarak; etki süresine göre anlık gerilim ve artık gerilim olarak; oluşum nedenine göre ise termal gerilim ve dokusal gerilim olarak ayrılabilir.
(4) Isıtma veya soğutma işlemi sırasında iş parçasının çeşitli kısımlarındaki sıcaklık değişimlerinin eşzamansızlığından dolayı termal gerilim oluşur. Örneğin, katı bir iş parçası için, ısıtıldığında yüzey her zaman çekirdekten daha hızlı ısınır ve soğutulduğunda çekirdek yüzeyden daha yavaş soğur çünkü ısı yüzeyden emilir ve dağıtılır.
(5) Bileşim ve organizasyonel durumlarında değişiklik göstermeyen büyük çaplı çelik borular için, farklı sıcaklıklarda olduklarında, doğrusal genleşme katsayısı sıfıra eşit olmadığı sürece, özgül hacim değişecektir. Bu nedenle, ısıtma veya soğutma işlemi sırasında karşılıklı gerilim ve iç gerilme oluşacaktır. Açıkça, iş parçasında oluşan sıcaklık farkı ne kadar büyükse, termal gerilme de o kadar büyük olur.
2. Sertleştirme işleminden sonra büyük çaplı çelik boru nasıl soğutulur?
(1) Sertleştirme işlemi sırasında, iş parçası daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılmalı ve daha hızlı bir oranda soğutulmalıdır. Bu nedenle, sertleştirme sırasında, özellikle sertleştirme ve soğutma işlemi sırasında, büyük bir termal gerilim oluşacaktır. 700°C'de ısıtıldıktan sonra 26 mm çapında bir çelik bilye suda soğutulduğunda, yüzey ve çekirdeğin sıcaklık değişimi.
(2) Soğumanın başlangıç aşamasında, yüzeyin soğuma hızı çekirdeğin soğuma hızından önemli ölçüde daha yüksektir ve yüzey ile çekirdek arasındaki sıcaklık farkı sürekli olarak artmaktadır. Soğuma devam ettikçe, yüzeyin soğuma hızı yavaşlarken, çekirdeğin soğuma hızı nispeten artar. Yüzey ve çekirdeğin soğuma hızları neredeyse eşit olduğunda, aralarındaki sıcaklık farkı büyük bir değere ulaşır.
(3) Sonrasında, çekirdeğin soğuma hızı yüzeyin soğuma hızından daha büyük olur ve yüzey ile çekirdek arasındaki sıcaklık farkı, çekirdek tamamen soğuyana kadar kademeli olarak azalır ve sıcaklık farkı da ortadan kalkar. Hızlı soğuma sırasında termal gerilimin oluşması süreci.
(4) Soğumanın erken aşamasında, yüzey tabakası hızla soğur ve yüzey tabakası ile çekirdek arasında bir sıcaklık farkı oluşmaya başlar. Isıl genleşme ve soğuk büzülmenin fiziksel özellikleri nedeniyle, yüzey tabakasının hacmi güvenilir bir şekilde büzülmelidir; oysa çekirdeğin sıcaklığı yüksek ve özgül hacmi büyüktür, bu da yüzey tabakasının içe doğru serbest büzülmesini engelleyerek, yüzey tabakasının gerildiği ve çekirdeğin sıkıştırıldığı termal gerilmeyi oluşturur.
(5) Soğuma ilerledikçe, yukarıda belirtilen sıcaklık farkı artmaya devam eder ve buna bağlı olarak ortaya çıkan termal gerilim de artar. Sıcaklık farkı büyük bir değere ulaştığında, termal gerilim de büyük olur. Bu sıradaki termal gerilim, çeliğin ilgili sıcaklıktaki akma dayanımından düşükse, plastik deformasyona değil, sadece az miktarda elastik deformasyona neden olur.
(6) Daha fazla soğutma yapıldığında, yüzeyin soğuma hızı yavaşlar ve buna bağlı olarak çekirdeğin soğuma hızı artar, sıcaklık farkı azalmaya eğilim gösterir ve termal gerilim kademeli olarak azalır. Termal gerilim azaldıkça, yukarıdaki elastik deformasyon da buna bağlı olarak azalır.
Yayın tarihi: 12 Aralık 2022