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

Ống thép được sử dụng để vận chuyển chất lỏng và bột, trao đổi nhiệt và chế tạo các bộ phận cơ khí và thùng chứa, hơn nữa, đây 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 và tiết kiệm 20-40% kim loại và có thể hiện thực hóa việc xây dựng giống như nhà máy và cơ giới hóa. Việc sử dụng ống thép để làm cầu đường cao tốc không chỉ tiết kiệm thép và đơn giản hóa việc xây dựng mà còn giảm đáng kể diện tích phủ lớp bảo vệ, tiết kiệm chi phí đầu tư và bảo trì. Ống thép đường kính lớn có tiết diện rỗng có chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính hoặc chu vi của thép. Theo hình dạng mặt cắt ngang, nó có thể được chia thành ống thép hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật và hình dạng đặc biệt; theo vật liệu, nó có thể được chia thành ống thép kết cấu cacbon, ống thép kết cấu hợp kim thấp, ống thép hợp kim và ống thép composite; 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). Hai loại, ống thép hàn được chia thành ống thép hàn đường may thẳng và ống thép hàn đường may xoắn ốc.

1. Quá trình xử lý nhiệt củaống thép đường kính lớn?
(1) Trong quá trình xử lý nhiệt, nguyên nhân gây ra sự thay đổi hình học của ống thép đường kính lớn là ứng suất nhiệt luyện. Ứng suất nhiệt luyện 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 mô).
(3) Tự cân bằng trong toàn bộ hoặc một phần thể tích của chi tiết gia công, nên được gọi là ứng suất bên trong. Ứng suất xử lý nhiệt có thể được chia thành ứng suất kéo và ứng suất nén theo bản chất tác động của nó; có thể được chia thành ứng suất tức thời và ứng suất dư theo thời gian tác động của nó; có thể được chia thành ứng suất nhiệt và ứng suất mô theo nguyên nhân hình thành.
(4) Ứng suất nhiệt được hình thành do sự thay đổi nhiệt độ không 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 vì nhiệt được hấp thụ và tản ra qua bề mặt.
(5) Đối với ống thép đường kính lớn không thay đổi về thành phần và trạng thái tổ chức, khi 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 lực căng và ứng suất bên trong lẫn nhau. Rõ ràng, chênh lệch nhiệt độ sinh ra 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 phải 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 tôi và làm nguội, sẽ tạo ra ứng suất nhiệt lớn. Khi một viên bi thép có đường kính 26 mm được làm nguội trong nước sau khi nung ở nhiệt độ 700°C, nhiệt độ bề mặt và lõi thay đổi.
(2) Trong giai đoạn đầu làm mát, tốc độ làm mát của bề mặt cao hơn đáng kể so với lõi, và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi liên tục tăng. Khi tiếp tục làm mát, 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 lõi được làm mát hoàn toàn, và chênh lệch nhiệt độ cũng biến mất. 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 bắt đầu xuất hiện chênh lệch nhiệt độ giữa lớp bề mặt và lõi. Do đặc tính vật lý của sự giãn nở vì nhiệt và co lại khi lạnh, thể tích của lớp bề mặt phải co lại một cách đáng tin cậy, trong khi nhiệt độ của lõi cao và thể tích riêng lớn, điều này sẽ cản trở sự co lại tự do của lớp bề mặt vào bên trong, do đó hình thành ứng suất nhiệt, trong đó lớp 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 ở nhiệt độ tương ứng, nó sẽ không gây ra biến dạng dẻo mà chỉ gây ra biến dạng đàn hồi nhỏ.
(6) Khi tiếp tục làm mát, tốc độ làm mát bề mặt chậm lại, tốc độ làm mát lõi cũng tăng theo, chênh lệch nhiệt độ có xu hướng giảm, ứng suất nhiệt giảm dần. Khi ứng suất nhiệt giảm, biến dạng đàn hồi nói trên cũng giảm theo.