Datorită geometriei lor unice,Tuburi din oțel inoxidabil în formă de U{0}(de obicei, clasele austenitice, cum ar fi 304, 316, 321, 347H, 310S etc.) se confruntă cu provocări mai complexe în timpul tratamentului termic decât tuburile drepte-cum ar fi distribuția neuniformă a tensiunilor și tendința de creștere a granulelor în secțiunile îndoite. Tratamentul termic adecvat este crucial pentru asigurarea stabilității lor dimensionale, rezistenței la coroziune și proprietăților mecanice. Procesele standard de tratare termică pentru oțelurile inoxidabile austenitice includ tratarea cu soluție, recoacere de reducere a tensiunilor, tratamentul de stabilizare și tratamente termice concepute pentru a elimina faza sigma (σ).
Procesul de tratare termică a țevii drepte din oțel inoxidabil
1. Care sunt metodele de tratament termic pentru oțelul inoxidabil austenitic?
I. Soluţie Tratament
Tratarea cu soluție este un proces de tratament termic în care componentele din oțel inoxidabil sunt încălzite la o temperatură a soluției (1050-1100 grade). Acest lucru permite tuturor carburilor-ca și oricărei martensite formate în timpul prelucrării la rece-să se dizolve complet și să se transforme în austenită. Materialul este apoi răcit rapid pentru a păstra această microstructură monofazică, la temperatură înaltă-la temperatura camerei. Acest tratament termic produce cea mai moale stare cu cea mai mare ductilitate.
II. Tratament pentru ameliorarea stresului
Tensiunile interne generate de prelucrarea la rece pot fi eliminate prin recoacere la temperatură joasă-(275–450 grade timp de 0,5–2 ore). In urma acestui tratament, proprietatile mecanice sunt imbunatatite; cu toate acestea, alungirea rămâne neschimbată.
III. Tratament de stabilizare
Pentru a preveni coroziunea intergranulară, cantități mici de titan sau niobiu sunt adăugate oțelurilor austenitice, urmate de un proces cunoscut sub numele de tratament de stabilizare. Acest tratament implică încălzirea materialului la 900 de grade, determinând dizolvarea majorității carburilor de crom. Carbonul dizolvat se combină apoi cu titanul sau niobiul pentru a forma compuși TiC sau NbC care sunt mai stabili decât carburile de crom-prevenind astfel precipitarea carburilor de crom la limitele granulelor. Acest tratament nu are un impact semnificativ asupra proprietăților mecanice.
IV. Tratament termic pentru eliminarea fazei σ
În oțelurile austenitice cu conținut ridicat de-crom cu conținut insuficient de nichel, tratamentul termic poate duce la formarea fazei σ, ceea ce duce la o scădere a tenacității la impact a oțelului (valoarea ak). Pentru această clasă de oțeluri, intervalul de temperatură pentru formarea fazei σ-este de aproximativ 500–970 de grade. Evitând acest interval de temperatură de formare și încălzind materialul la o temperatură și mai mare, faza σ poate fi transformată într-o fază de ferită cu temperatură înaltă-, restabilind astfel duritatea materialului.
2. Care sunt tratamentele termice recomandate pentru țevile de oțel formate la rece-U-?
Pentru țevile din oțel inoxidabil austenitic în formă de U-, tratamentul termic servește în primul rând următoarele scopuri:
Reducerea stresului: pentru a elimina tensiunile interne reziduale generate în timpul proceselor de lucru la rece și la cald-cum ar fi îndoirea, sudarea și îndreptarea-, prevenind astfel fisurarea prin coroziune prin tensiune și îmbunătățind stabilitatea dimensională.
Optimizarea rezistenței la coroziune: Prin tratarea cu soluție, pentru a dizolva carburile care ar fi putut precipita la limitele granulelor, restabilind astfel rezistența optimă la coroziune a materialului, în special rezistența acestuia la coroziune intergranulară.
Înmuierea și îmbunătățirea plasticității: pentru a restabili microstructura-care s-ar fi putut întări din cauza lucrului la rece-la o stare înmuiată; aceasta are ca rezultat o structură austenitică uniformă, monofazică-, îmbunătățește plasticitatea și duritatea materialului și facilitează prelucrarea sau aplicarea ulterioară.
În funcție de obiectivele specifice ale tratamentului termic, tuburile U-supun în principal următoarele două procese:
I. Tratament cu soluție (recoacere completă)
Aceasta constituie cea mai cuprinzătoare formă de tratament termic și se aplică în situații care necesită rezistență maximă la coroziune și ductilitate optimă.
A. Obiectiv: Pentru a dizolva complet fazele precipitate-cum ar fi carburile și fazele sigma (σ)-în matricea austenitică, obținând astfel o microstructură uniformă cu o singură fază-și eliminând complet toate tensiunile induse de procesare-.
B. Fluxul procesului:
- Încălzire: încălziți rapid tubul U-la un interval de temperatură de la 1050 la 1150 de grade . Selectarea temperaturii specifice trebuie să țină cont de calitatea oțelului (de exemplu, oțelurile cu molibden-care necesită temperaturi mai ridicate) și de necesitatea de a preveni îngroșarea excesivă a granulelor.
- Înmuiere: timpul de înmuiere este calculat pe baza grosimii peretelui, de obicei variind de la 1 la 1,5 minute pe milimetru. De exemplu, un tub în U-cu o grosime a peretelui de 4,5 mm ar necesita un timp de înmuiere de aproximativ 5 până la 7 minute. Este esențial să vă asigurați că toate secțiunile U-tubului-în special secțiunile îndoite-ating uniform temperatura țintă.
- Răcire: Răcirea rapidă este pasul critic. Tuburile trebuie stinse rapid în apă (sau răcite cu pulverizare-în cazul tuburilor cu pereți subțiri-) pentru a suprima reprecipitarea carburilor în intervalul de temperatură de sensibilizare (850 grade până la 400 grade ). Pentru tuburile U-, dispozitivele specializate sau modelele specifice de curgere a apei trebuie proiectate pentru a se asigura că atât razele interioare, cât și cele exterioare ale curbei se răcesc uniform și rapid, prevenind astfel răcirea neuniformă să genereze noi solicitări reziduale.
II. Recoacerea-de reducere a tensiunii (recoacerea la-temperatură scăzută)
Acest proces este utilizat atunci când obiectivul principal este eliminarea tensiunii reziduale și când cerințele privind rezistența la coroziune intergranulară nu sunt deosebit de stricte.
A. Obiectiv: Pentru a ameliora parțial tensiunile reziduale, sporind astfel stabilitatea dimensională și rezistența la fisurarea prin coroziune sub tensiune, evitând în același timp înmuierea excesivă a materialului sau inducerea unei deformări semnificative.
B. Fluxul procesului:
- Încălzire: încălziți tuburile la un interval de temperatură relativ scăzut, de la 275 la 450 de grade.
- Înmuiere: Mențineți temperatura (înmuiere) pentru o durată de 0,5 până la 2 ore.
- Răcire: Se răcește lent, de obicei prin răcirea cuptorului sau cu aer. Acest proces are un impact minim asupra integrității dimensionale (deformației) tuburilor U-.
3. Care sunt precauțiile cheie în tratamentul termic cu tuburi U-?
Pentru țevile din oțel inoxidabil austenitic în formă de U-, tratarea cu soluție este procesul preferat pentru asigurarea performanței cuprinzătoare-în special rezistența la coroziune; totuși, elementul critic constă în obținerea unei răciri rapide și uniforme pentru a preveni precipitarea carburilor. Pe de altă parte, recoacerea-de reducere a tensiunii servește ca o soluție de compromis-utilizată în conformitate cu cerințe specifice-care are ca rezultat mai puțină deformare și un consum mai mic de energie. În practica de producție, procesul de tratare termică trebuie să fie formulat științific și controlat strict pe baza gradului specific al materialului, dimensiunilor, istoricului de procesare și mediului de service prevăzut pentru tuburile în formă de U-.
I. Încălzire uniformă: Secțiunea îndoită a unui tub în formă de U-poate suferi o încălzire neuniformă în cuptor; prin urmare, este necesară amplasarea corectă sau utilizarea ventilatoarelor de circulație pentru a asigura un câmp de temperatură uniform.
II. Prevenirea deformării: La temperaturi ridicate, tuburile în formă de U-sunt susceptibile de a se deforma sub propria greutate. Pentru a le menține în poziția corespunzătoare, trebuie utilizate suporturi sau dispozitive de fixare specializate.
III. Răcire rapidă și uniformă: Aceasta reprezintă cea mai mare provocare în tratarea cu soluție a tuburilor în formă de U-. Metoda ideală de răcire implică permiterea mediului de răcire (apa) să curgă rapid și uniform atât pe suprafața interioară, cât și pe cea exterioară a tubului. În practică, acest lucru se poate realiza prin injectarea apei sub presiune de la un capăt, permițându-i în același timp să iasă din celălalt; această tehnică asigură că nu se formează „zone de stagnare” sau pelicule de abur în secțiunea îndoită, facilitând astfel răcirea rapidă în întregul tub.
IV. Înregistrarea parametrilor de proces: Datele referitoare la fiecare ciclu de tratament termic-inclusiv viteza de încălzire, temperatura de vârf, timpul de păstrare și metoda de răcire-trebuie să fie strict înregistrate pentru a facilita trasabilitatea și controlul calității.