Hướng dẫn xử lý nhiệt ống thép - Chuẩn hóa quá trình tôi luyện

Xử lý nhiệt là một quá trình có kiểm soát để làm nóng ống thép đến nhiệt độ cụ thể, giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian xác định và sau đó làm mát ở tốc độ được kiểm soát. Mục đích là để thay đổi cấu trúc vi mô của thép, từ đó thay đổi các đặc tính cơ học - độ bền, độ cứng, độ dẻo dai và độ dẻo. Xử lý nhiệt là điều cần thiết để đạt được các đặc tính quy định theo yêu cầu của các tiêu chuẩn như ASTM, API và EN. Nếu không xử lý nhiệt thích hợp, ống thép có thể không đáp ứng các yêu cầu về cường độ chảy tối thiểu, có thể thiếu độ bền khi làm việc ở nhiệt độ-thấp hoặc có thể có độ cứng quá mức dẫn đến nứt hoặc hư hỏng do-hydro gây ra.

Nhu cầu xử lý nhiệt phát sinh ở các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất ống. Sau khi cán nóng hoặc kéo nguội, cấu trúc vi mô-được hình thành thường không-đồng nhất và có thể chứa các pha không mong muốn. Xử lý nhiệt đồng nhất hóa cấu trúc và giảm bớt căng thẳng bên trong. Sau khi hàn, vùng -bị ảnh hưởng nhiệt (HAZ) có thể có cấu trúc vi mô cứng hoặc giòn nên cần phải xử lý nhiệt sau{6}}hàn (PWHT) để khôi phục các đặc tính. Các tiêu chuẩn như A106 Gr.B yêu cầu điều kiện chuẩn hóa cho một số kích thước nhất định, trong khi API 5L X60 trở lên thường yêu cầu tôi và ram (Q&T) đối với các cấp độ bền cao.

Quá trình chuẩn hóa bao gồm làm nóng đường ống đến nhiệt độ cao hơn khoảng 30-50 độ so với nhiệt độ biến đổi Ac3 (nhiệt độ mà tại đó ferrite biến đổi hoàn toàn thành austenite), giữ để đảm bảo quá trình austenit hóa hoàn toàn, sau đó làm nguội trong không khí tĩnh. Đối với thép cacbon (A106 Gr.B), nhiệt độ chuẩn hóa thường là 870-930 độ . Việc làm mát chậm trong không khí tạo ra cấu trúc vi mô ferrit ngọc trai{10}}mịn với kích thước hạt đồng đều. Bình thường hóa sẽ tinh chỉnh cấu trúc hạt khi cán, đồng nhất hóa thành phần hóa học và cải thiện độ dẻo dai so với điều kiện khi cán.

Các ống thường yêu cầu chuẩn hóa bao gồm A106 Gr.B (điều kiện phân phối tiêu chuẩn cho các kích thước có độ dày thành > 19 mm), ống nhiệt độ thấp A333 Gr.6-(chuẩn hóa đảm bảo cấu trúc hạt mịn cần thiết cho độ bền va đập ở nhiệt độ-thấp) và nhiều loại thép cacbon dành cho dịch vụ áp suất chung. Quá trình chuẩn hóa cũng cải thiện khả năng gia công bằng cách tạo ra cấu trúc vi mô đồng nhất, tương đối mềm. Sau khi bình thường hóa, đường ống có các đặc tính cơ học nhất quán dọc theo chiều dài và chu vi của nó, điều này rất cần thiết để có thể dự đoán được hiệu suất dưới áp suất.

Làm nguội bao gồm việc làm nóng ống đến nhiệt độ austenit hóa (thường là 850-950 độ đối với thép cacbon, 1040-1080 độ đối với thép hợp kim P91/P92) và sau đó làm nguội nhanh trong môi trường làm nguội - nước, dầu hoặc dung dịch polymer. Việc làm lạnh nhanh ngăn chặn sự biến đổi được kiểm soát khuếch tán thành ngọc trai và thay vào đó thúc đẩy sự hình thành martensite, một vi cấu trúc cứng, có độ bền cao. Tốc độ làm nguội phải vượt quá tốc độ làm nguội tới hạn đối với thành phần thép cụ thể để đạt được sự biến đổi martensite hoàn toàn. Làm nguội bằng nước mang lại tốc độ làm mát nhanh nhất nhưng có thể gây biến dạng hoặc nứt. Làm nguội bằng dầu và polyme giúp làm mát chậm hơn, được kiểm soát tốt hơn và giảm nguy cơ nứt.

Các ống yêu cầu làm nguội bao gồm-cấp API 5L cường độ cao (X60 đến X80), trong đó phải đạt cường độ chảy tối thiểu là 414-552 MPa và cấp vỏ và ống API 5CT (N80, L80, P110) để phục vụ giếng dầu. Việc lựa chọn môi trường làm nguội phụ thuộc vào thành phần thép và hình dạng ống. Đối với ống có thành dày, có thể cần phải làm nguội bằng nước để đạt được tốc độ làm mát vừa đủ ở giữa tường, trong khi ống có thành mỏng có thể sử dụng dầu hoặc polyme để giảm nguy cơ biến dạng.

Quá trình ủ được thực hiện ngay sau khi làm nguội và bao gồm việc hâm nóng đường ống đến nhiệt độ dưới nhiệt độ biến đổi Ac1 (thường là 500-750 độ tùy theo loại), giữ trong một thời gian xác định và sau đó làm mát. Quá trình ủ làm giảm ứng suất bên trong được tạo ra trong quá trình làm nguội, giảm độ cứng đến một mức xác định và cải thiện độ dẻo dai bằng cách cho phép phân hủy một phần martensite thành martensite được tôi luyện. Nếu không được tôi luyện, ống đã được tôi sẽ quá giòn để sử dụng và dễ bị nứt dưới áp lực hoặc va đập.

Ủ ở nhiệt độ-thấp (150-300 độ ) giúp giảm độ cứng ở mức tối thiểu trong khi vẫn duy trì độ bền cao, được sử dụng cho một số cấp độ bền-cao. Ủ ở nhiệt độ-cao (600-750 độ ) làm giảm đáng kể độ cứng nhưng cải thiện đáng kể độ dẻo dai, được sử dụng cho các loại yêu cầu sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo dai như API 5L X65/X70. Sự kết hợp giữa quá trình làm nguội và ủ (Q&T) là một quy trình tiêu chuẩn dành cho các loại ống có độ bền cao, mang lại các đặc tính cơ học tốt hơn đáng kể so với những gì có thể đạt được chỉ bằng cách thường hóa.

Ủ hoàn toàn bao gồm việc gia nhiệt đến phạm vi austenit hóa, làm nguội chậm trong lò để tạo ra cấu trúc ngọc trai thô và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Ủ hoàn toàn tạo ra độ bền thấp nhất và điều kiện độ dẻo cao nhất. Nó hiếm khi được sử dụng để sản xuất ống tiêu chuẩn nhưng có thể được áp dụng cho các hoạt động tạo hình phức tạp hoặc để giảm căng thẳng cho các bộ phận chế tạo phức tạp. Ủ giảm ứng suất (còn gọi là ủ quy trình) được thực hiện ở nhiệt độ 550-650 độ đối với thép cacbon, dưới nhiệt độ biến đổi, để giảm ứng suất dư từ quá trình kéo nguội hoặc tạo hình nguội mà không ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học. Ủ hình cầu (giữ lâu ngay dưới Ac1) biến các tấm cacbua thành các hạt hình cầu, cải thiện đáng kể khả năng gia công cho đường ống cần gia công rộng rãi. Ủ cũng được sử dụng cho đường ống chính xác (kéo nguội) sau quá trình kéo nguội để khôi phục độ dẻo và giảm độ cứng của sản phẩm - xem phần của chúng tôiHướng dẫn sử dụng ống chính xác và tiêu chuẩn.

Quá trình	Nhiệt độ sưởi ấm	Phương pháp làm mát	Cấu trúc vi mô	Sức mạnh	độ dẻo dai
Bình thường hóa	Bằng cấp3 + 30-50	Không khí tĩnh lặng	Ngọc trai mịn + ferit	Trung bình	Tốt
Làm nguội	Bằng cấp3 + 30-50	Nước/Dầu/Polyme	Mactenxit	Rất cao	Thấp (như{0}}đã nguội)
ủ	Dưới Ac1 (500-750 độ)	Không khí hoặc lò	Mactenxit cường lực	Cao-Trung bình	Xuất sắc
Ủ đầy đủ	Bằng cấp3 + 30-50	Lò nguội chậm	Ngọc trai thô	Thấp	Vừa phải
Giảm căng thẳng	550-650 độ	Làm mát chậm	Không thay đổi	Không thay đổi	Cải thiện

Ống thép carbon (A106 Gr.B) thường được cung cấp ở trạng thái chuẩn hóa cho các kích thước cần xử lý nhiệt hoặc ở trạng thái-cuộn cho các kích thước tường mỏng-nhỏ hơn. Đường ống API 5L có thể được cung cấp ở trạng thái chuẩn hóa, cuộn chuẩn hóa hoặc Q&T tùy thuộc vào cấp độ và độ dày thành ống. Các cấp cao hơn (X60 trở lên) thường yêu cầu Q&T hoặc xử lý kiểm soát cơ nhiệt (TMCP). Ống thép hợp kim (A335 P11, P22, P91) luôn được cung cấp ở điều kiện thường hóa và ram. P91 yêu cầu kiểm soát chính xác nhiệt độ chuẩn hóa (1040-1080 độ ) và ủ (730-780 độ ) để phát triển cấu trúc martensite được tôi luyện tối ưu hóa với các kết tủa carbonitride vanadi-niobium mịn mang lại độ bền dão đặc biệt của nó. Ống thép không gỉ (304/316) yêu cầu ủ dung dịch ở nhiệt độ 1010-1120 độ, sau đó làm lạnh nhanh (làm nguội bằng nước hoặc làm mát không khí nhanh) để ngăn chặn lượng mưa cacbua crom làm giảm khả năng chống ăn mòn.

Hai loại lò chính được sử dụng để xử lý nhiệt đường ống: lò nung con lăn liên tục (để-sản xuất khối lượng lớn với kích thước tiêu chuẩn) và lò nung đáy-ô tô theo mẻ (đối với đường kính-lớn, tường-dày hoặc ống hợp kim đặc biệt). Tính đồng nhất về nhiệt độ là rất quan trọng: lò phải duy trì nhiệt độ trong khoảng ±10 độ so với điểm đặt trong toàn bộ khu vực làm việc. Lò nung hiện đại sử dụng nhiều cặp nhiệt điện được kết nối với hệ thống điều khiển tự động để ghi lại đường cong nhiệt độ-thời gian cho mỗi chu trình xử lý nhiệt. Những hồ sơ này cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc để chứng minh rằng mỗi ống hoặc lô đã được xử lý nhiệt theo quy định. Sau khi xử lý nhiệt, đường ống có thể cần phải làm thẳng để điều chỉnh sự biến dạng. Việc này thường được thực hiện bằng máy ép tóc cuộn chéo 7{13}}cuộn hoặc 9 cuộn, sau đó là kiểm tra độ cứng để xác minh rằng quá trình xử lý nhiệt có hiệu quả.

Xử lý nhiệt không đúng cách có thể gây ra khuyết tật. Quá nhiệt hoặc cháy xảy ra khi nhiệt độ vượt quá mức tối đa khuyến nghị, khiến hạt trở nên thô và bắt đầu tan chảy ở ranh giới hạt. Quá trình khử cacbon là sự mất cacbon từ lớp bề mặt, tạo thành lớp cacbon mềm,{2}}có hàm lượng cacbon thấp làm giảm độ bền mỏi. Việc làm nguội các vết nứt là do sự tập trung ứng suất hình học hoặc làm mát quá nhanh, phổ biến nhất ở các đường ống có-tường dày hoặc-phức tạp. Độ cứng không{7}}đồng nhất có thể do nhiệt độ lò không đồng đều, làm mát không-đồng đều hoặc sự thay đổi thành phần hóa học trong nhiệt. Những khuyết tật này có thể được phát hiện bằng cách kiểm tra độ cứng, kiểm tra kim loại và phương pháp NDT bề mặt.

Nhà sản xuấtPipe vận hành các cơ sở xử lý nhiệt hiện đại có khả năng chuẩn hóa, hỏi đáp và giảm ứng suất cho đường ống có đường kính từ 1/2" đến 48". Lò nung của chúng tôi có khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác cùng với tính năng ghi nhiệt độ-toàn thời gian để truy xuất nguồn gốc hoàn chỉnh. Chúng tôi có thể thực hiện tất cả các chu trình xử lý nhiệt tiêu chuẩn cho thép cacbon, thép hợp kim và ống thép không gỉ theo yêu cầu của ASTM, API và EN.

Hãy liên hệ với nhóm của chúng tôi để lựa chọn quy trình xử lý nhiệt và giá cả cạnh tranh cho các dịch vụ chuẩn hóa, hỏi đáp và ủ.

Nhận báo giá