تحليل المعالجة الباردة وعملية تخفيف الإجهاد لأنابيب الصلب غير الملحومة

تشير المعالجة الباردة للأنابيب غير الملحومة عمومًا إلى المعالجة الباردة العميقة (معالجة بدرجة حرارة منخفضة-، عادةً في بيئة نيتروجين سائل عند -70 درجة إلى -196 درجة)، وغالبًا ما يتم استخدامها مع عمليات التبريد والتلطيف والدرفلة على البارد/السحب على البارد. الوظيفة الأساسية هي:

1. تثبيت الهيكل والأبعاد:

شتقليد الأوستينيت المتبقي وتعزيز تحوله إلى مارتنسيت مستقر لمنع تشوه الأبعاد وانحراف الدقة أثناء الاستخدام اللاحق ومعالجة الأنابيب، خاصة للأنابيب الهيدروليكية الدقيقة، وأنابيب الأجهزة، وأنابيب التحمل.

2. تعزيز الصلابة ومقاومة التآكل والقوة:

يصبح التنظيم أكثر كثافة، ويتم تعزيز صلابة السطح ومقاومة التآكل، ويتم إطالة عمر خدمة الأنبوب.

3. إطلاق الضغط الداخلي الجزئي:

يمكنك تقليل الضغط الجزئي الناتج عن تشوه الشبكة أثناء السحب والتبريد على البارد، وتقليل مخاطر التشقق والالتواء في المرحلة اللاحقة.

4. تحسين أداء المتانة والتعب:

تحسين هيكل الحبوب، وتقليل نقاط تركيز الضغط، وتعزيز مقاومة التعب والتأثير لمواد الأنابيب.

نقطة التمييز:

المعالجة الباردة ≠ الرسم البارد بدرجة الحرارة العادية / الدرفلة على البارد. المعالجة الباردة عبارة عن -عملية تبريد عميق بدرجة حرارة منخفضة وهي إجراء مساعد بعد المعالجة الحرارية.

(1) التحضير-السابق للمعالجة

1. التحكم المسبق في -العملية
يجب أن تخضع مادة الأنابيب للتبريد/التلطيف/السحب البارد أولاً، ثم يتم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة تقريبًا (20-40 درجة) قبل وضعها في الفرن. يُمنع منعًا باتًا إدخال درجة حرارة عالية-مباشرة إلى معدات ذات درجة حرارة منخفضة لمنع الاختلاف المفرط في درجة الحرارة والتشقق.

2. الفرز والتفتيش البصري

إزالة الأنابيب التي بها شقوق وطيات وسمك جدار غير متساوي وخدوش سطحية وصدمات. قم بالفرز حسب المواد والمواصفات والدفعة لتجنب خلط المواد.

3. التنظيف والتجفيف

قم بإزالة بقع الزيت السطحية والرطوبة وسوائل القطع تمامًا. يمكن أن يؤدي تجميد الماء إلى تشقق جدار الأنبوب وتآكل الجدار الداخلي. يتم إغلاق طرفي الأنبوب الطويل لمنع -وسائط الحرارة المنخفضة من دخول الأنبوب.

4. معايير تحميل الفرن
ضع مادة الأنابيب طبقة تلو الأخرى، مع ترك فجوات، دون تكديس أو ضغط. يتم دعم الأنابيب الرفيعة والطويلة لمنع -ثني الوزن وتشوهه تحت درجة حرارة منخفضة.

5. الإعداد المسبق لمعلمة العملية-.
اضبط درجة الحرارة المستهدفة ووقت التثبيت وفقًا للمادة: تتراوح الأنابيب غير الملحومة المصنوعة من الفولاذ الكربوني/السبائك المنخفضة عادة من -70 إلى -120 درجة، والأنابيب ذات السبائك العالية/المحمل من -150 إلى -196 درجة.

(ثانيا) التحكم في عملية المعالجة الباردة

1. معدل التبريد البطيء
تجنب التبريد السريع. التحكم في معدل التبريد من 1 إلى 3 درجات / دقيقة. يمكن أن تسبب الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة ضغوطًا جديدة على درجات الحرارة، مما يؤدي إلى حدوث شقوق صغيرة.

2. العزل المناسب
بعد أن يصل الأنبوب بأكمله إلى درجة الحرارة المنخفضة المحددة، حافظ على العزل لمدة 2 إلى 4 ساعات (بالنسبة للأنابيب ذات سمك الجدار الكبير والقطر الكبير، امتد إلى 4 إلى 6 ساعات). التأكد من تحول الهياكل الداخلية والخارجية بشكل كامل لتجنب تفاوت الأداء في الداخل والخارج.

3. بيئة مغلقة ووسط موحد
يكون دوران النيتروجين السائل/الهواء البارد موحدًا، مما يمنع التبريد الزائد المحلي؛ مراقبة درجة الحرارة بشكل مستمر لتجنب درجات الحرارة المنخفضة للغاية.

4. منع التأثير والحركة الخارجية
في درجات الحرارة المنخفضة، تقل صلابة الفولاذ مؤقتًا، ويكون عرضة للتشققات الكامنة تحت الضغط.

(ثالثًا) ما بعد-عمليات التبريد

1. التبريد البطيء (مفتاح)
بعد التفريغ، اترك الأنبوب يسخن بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة. لا تعرضه لأشعة الشمس المباشرة، أو تنفخ الهواء الساخن عليه، أو تغمره في الماء للتسخين السريع. وذلك لمنع الإجهاد الثانوي الناجم عن تناوب درجات الحرارة الباردة والساخنة. تعتمد مدة التبريد على سمك الجدار: بالنسبة للأنابيب ذات الجدران الرفيعة-، من 2 إلى 4 ساعات؛ للأنابيب السميكة-الجدران، أكثر من 6 ساعات.

2. هدأ/الشيخوخة في الوقت المناسب
بعد التبريد العميق، من الضروري إجراء-تلطيف درجات الحرارة المنخفضة (من 120 إلى 200 درجة) للتخلص من الكمية الصغيرة من إجهاد درجات الحرارة المنخفضة-الذي يتولد أثناء المعالجة الباردة. وهذا يساعد أيضًا على استعادة صلابة مادة الأنابيب ومنع الهشاشة.

3. إعادة-الفحص والفرز
فحص مظهر واستقامة واستدارة كل أنبوب على حدة؛ أخذ عينات للصلابة، وتحليل المعادن، واكتشاف العيوب للتحقق من وجود -شقوق دقيقة وتشوه.

4. الحماية والتخزين
بعد التجفيف والتبريد، قم بتخزين الأنابيب في المستودع لتجنب التعرض للعوامل الجوية، المطر، والمطبات.
 

المصادر الرئيسية للإجهاد في الأنابيب غير الملحومة: الدرفلة على الساخن، والسحب على البارد/الدرفلة على البارد، والتبريد، واللحام، والاستقامة، والمعالجة الميكانيكية. ينقسم الإجهاد إلى الإجهاد المتبقي العياني والإجهاد الشبكي المجهري.

1. منع الفشل في المستقبل
يمكن أن يؤدي إطلاق الضغط المتبقي إلى ثني الأنبوب أو التواءه أو حدوث انحرافات في الحجم؛ من المحتمل أن يؤدي تراكب الضغط إلى تشقق جدار الأنابيب وانفجارها، مما يشكل مخاطر عالية للغاية على خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي- وأنابيب نقل السوائل.

2. استقرار دقة المعالجة
أثناء عمليات التصنيع اللاحقة مثل الخراطة، واللولبة، والقطع، والثني، سيؤدي تحرير الضغط إلى تشوه المنتج المعالج. يمكن أن تؤدي إزالة الضغط إلى ضمان ثبات أبعاد المنتج النهائي-على المدى الطويل.

3. تعزيز الخواص الميكانيكية
يؤدي التخلص من تركيز الإجهاد إلى تحسين مقاومة الأنابيب للإجهاد والتآكل والكسر الهش، مما يعزز بشكل كبير السلامة في -الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة- وظروف التحميل الدوري.

4. تحسين المعالجة السطحية اللاحقة
بعد إزالة الضغط، يصبح هيكل الأنبوب موحدًا. من غير المرجح أن تحتوي العمليات مثل الجلفنة والفوسفات والطلاء على تقشير أو ثقوب.
 

1. التلدين بتخفيف الضغط بدرجة حرارة منخفضة- (العملية السائدة الأكثر استخدامًا)

ينطبق على: الأنابيب المسحوبة على البارد-، والأنابيب المسقية والمقساة، والأنابيب غير الملحومة الدقيقة، والأنابيب ذات القطر المتوسط ​​والصغير-

• عمليةسس:سخنه إلى 180 ~ 300 درجة، واتركه لفترة من الوقت، ثم قم بالهواء ببطء-بارد أو فرن-بارد
• مبدأ:تنتشر الذرات ببطء، وتطلق إجهاد تشويه الشبكة، دون تغيير صلابة وقوة المصفوفة، وتزيل فقط الإجهاد المتبقي.
• النقاط الرئيسية:يجب أن تكون درجة حرارة الفرن بأكمله موحدة، ووقت الاحتفاظ هو 30 ~ 60 دقيقة لكل 10 مم من سمك الجدار؛ يجب أن يكون معدل التبريد أقل من أو يساوي 2 درجة / دقيقة.

2. التلدين بتخفيف الضغط بدرجة الحرارة العالية- (تخفيف الضغط الكامل، التشوه الكبير في الأنابيب)

ينطبق على: الأنابيب الكبيرة-القطرية السميكة-الأنابيب ذات الجدران، والأنابيب المدرفلة على الساخن-، والأكواع، وتجهيزات الأنابيب المعالجة، والأنابيب الملحومة

• عملية:قم بتسخينه إلى 550 ~ 650 درجة (أقل من درجة حرارة التحويل)، واستمر لفترة من الوقت، ثم تبرد ببطء في الفرن (أخرجه من الفرن عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 200 درجة).
• سمات:يعتبر تأثير تخفيف التوتر هو الأكثر شمولاً، حيث يزيل تقريبًا جميع الضغوط العيانية والمجهرية؛ العيب هو أنه يقلل قليلاً من الصلابة والقوة، وهو مناسب للأنابيب الهيكلية وأنابيب النقل ذات متطلبات الصلابة المنخفضة.

3. شيخوخة الاهتزاز (تخفيف التوتر الجسدي، لا حاجة للتدفئة)

ينطبق على: الأنابيب الطويلة جدًا-، والأنابيب ذات القطر الكبير-، والأنابيب النهائية التي لا تسمح للتسخين بتغيير اللون أو التليين.

• مبدأ: عن طريق الرنين، يتم تخفيف الضغط الداخلي لمادة الأنابيب وإعادة توزيعه.
• المزايا: لا تشوه حراري، لا إزالة الكربنة الأكسدة، انخفاض استهلاك الطاقة؛ العيوب: محدودية التخلص من التوتر العميق، ويستخدم في الغالب كوسيلة مساعدة لتخفيف التوتر.

4. التعتيق الطبيعي (منخفضة التكلفة، فقط للأنابيب ذات المتطلبات- المنخفضة)

ينطبق على: الأنابيب الهيكلية العادية ذات الضغط المنخفض-، والأنابيب غير الدقيقة-

• مبدأ: عند وضعه في درجة حرارة الغرفة لفترة طويلة، يتم التخلص من التوتر تدريجيًا بشكل طبيعي.
• العيوب: الفترة طويلة للغاية (عدة أسابيع إلى عدة أشهر)، وتخفيف الضغط ليس شاملاً، ونادرا ما يستخدم في إنتاج الدفعات الصناعية.

5. العلاج البارد العميق (المشار إليه سابقًا بالعلاج البارد، وهو بمثابة طريقة مساعدة لتخفيف التوتر)

وعادة ما يتم استخدامه بالتزامن مع التقسية. أولاً، يتم تثبيت الهيكل من خلال المعالجة الباردة العميقة، ومن ثم يتم تنفيذ عملية التقسية عند درجة حرارة منخفضة. التأثير المشترك لتخفيف التوتر أكثر فعالية.
 

من خلال الجمع بين المعالجة الباردة + تخفيف الضغط + التشكيل، هناك طريقتان رئيسيتان لمعالجة خطوط الأنابيب:

الحل 1: الأنابيب غير الملحومة المسحوبة على البارد بدقة - (تستخدم في الآلات الهيدروليكية، وأجهزة القياس، والآلات الدقيقة)

1. قطع الأنابيب المدرفلة على الساخن ← التشكيل بالدرفلة على البارد/السحب على البارد (مما يؤدي إلى إجهاد العمل البارد)
2.التلدين بدرجة حرارة منخفضة-تخفيف الضغط (200~280 درجة): القضاء على إجهاد الرسم البارد
3. التسوية وقص الرأس والتشطيب
4. معالجة باردة عميقة (-80~-120 درجة، تبريد بطيء + وقت احتجاز كافٍ): تثبيت الهيكل وتعزيز الصلابة ومقاومة التآكل
5. التلدين الثانوي بدرجة حرارة منخفضة-(150~200 درجة): القضاء على إجهاد العلاج البارد واستعادة المتانة
6. الاختبارات غير المدمرة، وفحص الحجم، وتخزين المنتج النهائي

التأثير: أبعاد ثابتة، صلابة موحدة، أداء ممتاز للتعب، ولا تشوه على مدى فترة طويلة من الاستخدام.

الحل 2: الضغط العالي-/الأنابيب السميكة-الساخنة ذات الجدران-الأنابيب غير الملحومة المدرفلة (النفط والغاز والغلايات ونقل السوائل)

1. تشكيل الدرفلة على الساخن → استقامة خشنة
2. التلدين بتخفيف الضغط بدرجة الحرارة العالية (580 - 630 درجة، التبريد البطيء في الفرن): التخلص تمامًا من الضغوط الناتجة عن الدرفلة على الساخن والتقويم
3. التصنيع، الميلا، ثني الأنابيب، وما إلى ذلك لمزيد من المعالجة
4. كشف عيوب المنتج، الاختبار الهيدروليكي
 

التأثير: مقاوم للتشقق، ويتحمل الضغط العالي، والإجهاد المستقر، ومناسب لظروف الخدمة الشاقة.
 

1. جوهر العلاج البارد: الحفاظ على الأبعاد، وتعزيز الصلابة، وتعزيز تحول الأنسجة. يجب أن تتضمن العملية برمتها تبريدًا بطيئًا، وإعادة تسخين-بطيئة، وإعادة تسخين-لاحقة؛ وإلا فإنه عرضة للتشقق.

2. جوهر تخفيف التوتر:منع التشوه، والتكسير، والانجراف الأبعاد. لتخفيف الضغط أثناء المعالجة الحرارية، قم بإعطاء الأولوية لـ "التليين بدرجة حرارة عالية-(كامل)" و"التلطيف بدرجة حرارة منخفضة-(للحفاظ على الصلابة)." 

3.منطق تحسين الأداء:تخفيف الضغط أثناء التشكيل ← تنفيذ التصلب البارد ← إجراء تخفيف الضغط الثانوي. إن الجمع بين هذه العمليات الثلاث يأخذ في الاعتبار القوة والصلابة والمتانة واستقرار الأبعاد.