Làm thế nào để làm mát ống thép đường kính lớn sau quá trình tôi?

Ống thép không chỉ được sử dụng để vận chuyển chất lỏng và chất rắn dạng bột, trao đổi năng lượng nhiệt và chế tạo các bộ phận cơ khí và thùng chứa mà còn là một loại thép tiết kiệm. Sử dụng ống thép để làm lưới kết cấu tòa nhà, trụ cột và giá đỡ cơ khí có thể giảm trọng lượng, tiết kiệm 20-40% kim loại và cho phép xây dựng cơ giới giống như nhà máy. Sử dụng ống thép để làm cầu đường không chỉ tiết kiệm thép và đơn giản hóa việc xây dựng mà còn giảm đáng kể diện tích lớp phủ bảo vệ, tiết kiệm chi phí đầu tư và bảo trì. Ống thép đường kính lớn có tiết diện rỗng và chiều dài của chúng lớn hơn nhiều so với đường kính hoặc chu vi của thép. Theo hình dạng mặt cắt ngang, nó được chia thành ống thép tròn, vuông, chữ nhật và hình dạng đặc biệt; theo vật liệu, nó được chia thành ống thép kết cấu cacbon, ống thép kết cấu hợp kim thấp, ống thép hợp kim và ống thép composite; theo mục đích sử dụng, nó được chia thành đường ống vận chuyển, kết cấu kỹ thuật, Ống thép cho thiết bị nhiệt, công nghiệp hóa dầu, chế tạo máy móc, khoan địa chất, thiết bị áp suất cao, v.v.; Theo quy trình sản xuất, chúng được chia thành ống thép liền mạch và ống thép hàn, trong đó ống thép liền mạch được chia thành cán nóng và cán nguội (kéo). Có hai loại, ống thép hàn được chia thành ống thép hàn đường thẳng và ống thép hàn đường xoắn ốc.

1. Quy trình xử lý nhiệt ống thép đường kính lớn là gì?
(1) Trong quá trình xử lý nhiệt, nguyên nhân gây ra sự thay đổi hình dạng hình học của ống thép đường kính lớn là do ứng suất xử lý nhiệt. Ứng suất xử lý nhiệt là một vấn đề tương đối phức tạp. Nó không chỉ là nguyên nhân gây ra các khuyết tật như biến dạng và nứt mà còn là một biện pháp quan trọng để cải thiện độ bền mỏi và tuổi thọ của chi tiết gia công.
(2) Do đó, việc hiểu rõ cơ chế và quy luật biến đổi của ứng suất xử lý nhiệt, nắm vững phương pháp kiểm soát ứng suất bên trong là rất quan trọng. Ứng suất xử lý nhiệt là ứng suất phát sinh bên trong phôi do các yếu tố xử lý nhiệt (quá trình nhiệt và quá trình biến đổi cấu trúc).
(3) Tự cân bằng trong toàn bộ hoặc một phần thể tích của phôi, nên được gọi là ứng suất bên trong. Ứng suất xử lý nhiệt được chia thành ứng suất kéo và ứng suất nén theo bản chất tác động của nó; có thể chia thành ứng suất tức thời và ứng suất dư theo thời gian tác động; và có thể chia thành ứng suất nhiệt và ứng suất mô theo nguyên nhân hình thành.
(4) Ứng suất nhiệt phát sinh do sự thay đổi nhiệt độ đồng bộ ở các bộ phận khác nhau của phôi trong quá trình gia nhiệt hoặc làm nguội. Ví dụ, đối với phôi rắn, bề mặt luôn nóng lên nhanh hơn lõi khi được gia nhiệt, và lõi nguội đi chậm hơn bề mặt khi được làm nguội. Điều này là do sự hấp thụ và tản nhiệt được dẫn qua bề mặt.
(5) Đối với ống thép đường kính lớn có thành phần và trạng thái tổ chức không thay đổi, ở nhiệt độ khác nhau, chỉ cần hệ số giãn nở tuyến tính không bằng 0 thì thể tích riêng sẽ thay đổi. Do đó, trong quá trình gia nhiệt hoặc làm nguội, sẽ có khe hở giữa bề mặt và tâm phôi. Ứng suất bên trong nén lẫn nhau. Rõ ràng, chênh lệch nhiệt độ bên trong phôi càng lớn thì ứng suất nhiệt càng lớn.

2. Làm thế nào để làm mát ống thép đường kính lớn sau quá trình tôi?
(1) Trong quá trình tôi, phôi cần được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn và làm nguội với tốc độ nhanh hơn. Do đó, trong quá trình tôi, đặc biệt là quá trình làm nguội, sẽ tạo ra ứng suất nhiệt lớn. Một viên bi thép đường kính 26mm được làm nguội trong nước ở nhiệt độ 700°C sẽ có sự thay đổi nhiệt độ trên bề mặt và tâm.
(2) Trong giai đoạn đầu của quá trình làm mát, tốc độ làm mát của bề mặt vượt xa tốc độ làm mát của lõi, và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi tiếp tục tăng. Khi quá trình làm mát tiếp tục, tốc độ làm mát của bề mặt chậm lại, trong khi tốc độ làm mát của lõi tăng tương đối. Khi tốc độ làm mát của bề mặt và lõi gần bằng nhau, chênh lệch nhiệt độ của chúng đạt đến một giá trị lớn.
(3) Sau đó, tốc độ làm mát của lõi lớn hơn tốc độ làm mát của bề mặt, chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi giảm dần, cho đến khi chênh lệch nhiệt độ biến mất khi lõi hoàn toàn nguội. Quá trình tạo ra ứng suất nhiệt trong quá trình làm mát nhanh.
(4) Trong giai đoạn đầu của quá trình làm mát, lớp bề mặt nguội đi nhanh chóng, và sự chênh lệch nhiệt độ bắt đầu xuất hiện giữa lớp bề mặt và lõi. Do đặc tính vật lý của sự giãn nở và co lại vì nhiệt, thể tích bề mặt chắc chắn sẽ co lại, nhưng nhiệt độ lõi vẫn còn cao và thể tích riêng lớn, điều này sẽ ngăn bề mặt tự do co lại vào bên trong, do đó hình thành ứng suất nhiệt, trong đó bề mặt bị kéo căng và lõi bị nén.
(5) Khi quá trình làm nguội diễn ra, chênh lệch nhiệt độ nêu trên tiếp tục tăng, ứng suất nhiệt sinh ra cũng tăng theo. Khi chênh lệch nhiệt độ đạt giá trị lớn, ứng suất nhiệt cũng lớn. Nếu ứng suất nhiệt tại thời điểm này thấp hơn giới hạn chảy của thép trong điều kiện nhiệt độ tương ứng, nó sẽ không gây ra biến dạng dẻo mà chỉ tạo ra một lượng nhỏ biến dạng đàn hồi.
(6) Khi tiếp tục làm nguội, tốc độ làm nguội của lớp bề mặt chậm lại, tốc độ làm nguội của lõi cũng tăng tốc tương ứng, chênh lệch nhiệt độ có xu hướng giảm, ứng suất nhiệt cũng giảm dần. Khi ứng suất nhiệt giảm, biến dạng đàn hồi nói trên cũng giảm theo.