Kas yra terminio apdorojimo stresas
Terminio apdorojimo įtempis yra vidinis įtempis, kuris išlieka plieno komponente pasibaigus šildymo ir aušinimo ciklui. Jis susidaro, kai skirtingos tos pačios sekcijos dalys praeina per terminį ciklą skirtingu greičiu arba transformuojasi skirtingu laiku, ir yra užfiksuojamos medžiagoje, kai komponentas atšaldomas iki kambario temperatūros.
Stresas nėra automatiškai žalingas. Kai jis yra valdomas ir išdėstytas taip, kad paviršinis sluoksnis būtų suspaustas, jis padidina atsparumą nuovargiui ir padidina tarnavimo laiką. Kai jis nekontroliuojamas, jis padidina įtempį, atsirandantį dėl slėgio, lenkimo ir šiluminio ciklo, ir gali stumti komponentą, viršijantį jo takumo ribą arba, blogiausiu atveju, pralenkti tempimo stiprumą.
Šiluminis stresas ir transformacijos stresas
Šildant ir vėsinant vamzdžio paviršius ir šerdis nekeičia temperatūros vienodu greičiu. Susidaręs temperatūrų skirtumas sukelia nevienodą plėtimąsi ir susitraukimą, taigi ir įtampą. Vamzdžiui vėsstant, paviršius iš pradžių yra šaltesnis nei šerdis ir bando susitraukti daugiau, nei leidžia šerdis, todėl šerdis įtempiama, o paviršius spaudžiamas. Kai aušinimas beveik baigtas, situacija pasikeičia, nes šerdis pagaliau turi susitraukti į paviršių, kuris jau tapo standus, todėl šerdis patenka į tempimą, o paviršius suspaudžiamas. Šis komponentas vadinamas terminiu įtempimu.
Antrasis komponentas yra transformacijos įtempis, kuris atsiranda tik kietėjančiuose plienuose. Kai paviršinis sluoksnis virsta martensitu anksčiau nei šerdis, paviršius plečiasi, kol šerdis vis dar yra austenitinė ir gana minkšta, o šerdis yra plastiškai ištempta. Po to, kai šerdis transformuojasi savo ruožtu, ji negali laisvai plėstis, nes paviršius jau yra kietas, todėl išlieka savaime-balansuojantis įtempių modelis: kietas paviršius suspaudžiamas, šerdis – įtemptas.
Abiejų komponentų dydis didėja didėjant aušinimo greičiui, anglies kiekiui ir lydinio kiekiui. Greitesnis aušinimas, didesnis kietėjimas ir sunkesnės sienelės – visa tai padidina plastiko įtempimą, susidarantį ciklo metu, todėl padidina liekamąjį įtempimą gatavame vamzdyje.
Vamzdžių, vamzdelių ir jungiamųjų detalių pasekmės
Iškraipymas: kai liekamasis įtempis viršija vietinę takumo ribą, vamzdis sulinksta, ovalizuojasi arba praranda tiesumą ir įprastu tiesinimu jo negalima grąžinti iki tolerancijos.
Įtrūkimai: kai bendras liekamasis ir taikomas įtempis viršija tempimo stiprumą arba kai kietą konstrukciją veikia vandenilis, įtrūkimai prasideda paviršiuje arba esant įtempių koncentracijai, pavyzdžiui, suvirinimo pirštui.
Matmenų stabilumo praradimas po apdirbimo: vidinis įtempis persiskirsto, kai medžiaga pašalinama sriegimo ar apdirbimo metu, todėl komponentas juda po galutinio pjovimo.
Sumažintas atsparumas nuovargiui ir atsparumas korozijai: liekamasis tempimo įtempis paviršiuje sutrumpina nuovargio tarnavimo laiką ir sumažina įtempių korozijos įtrūkimų slenkstį, o gniuždymo įtempis turi priešingą poveikį.
Mechaninių bandymų rezultatų išsibarstymas: ilgis su netolygiu įtempių būsena gali rodyti nenuoseklų takumo stiprumą ir kietumą per visą ilgį.
Streso mažinimas ir šalinimas
Pirmoji priemonė yra proceso projektavimas, o ne korekcija. Vienodas kaitinimas gerai-kontroliuojamoje krosnyje, kontroliuojamas gesinimas su tolygiu purškimo pasiskirstymu ir nustatytas uždelsimas tarp gesinimo ir grūdinimo sumažina didžiausią įtempį, su kuriuo reikia susidoroti vėliau. Lėtas, simetriškas aušinimas po grūdinimo neleidžia pridėti naujo šiluminio įtempimo modelio ant esamo.
Antroji priemonė – streso mažinimas. Grūdinimas tinkamoje temperatūroje, žemesnėje už žemesnę kritinę temperatūrą, leidžia plienui atpalaiduoti liekamąjį įtempį, tuo pačiu sureguliuojant stiprumą iki reikiamo lygio; taikomas specialus įtempių{1}}atkaitinimas, kai matmenų stabilumas yra labai svarbus. Įtempių mažinimas yra standartinis suvirintų vamzdžių ir jungiamųjų detalių žingsnis, o jo temperatūra ir laikas turi būti parenkami pagal faktinę klasę pagal reglamentuojantį statybos kodeksą, pvz., ASME B31.3.
Kai gniuždomasis paviršiaus įtempis yra naudingas, jis gali būti įvestas sąmoningai. Kad išorinis komponento sluoksnis būtų suspaustas, naudojamas šratinis šlifavimas, kontroliuojamas paviršiaus valcavimas ir kai kuriais atvejais paviršiaus grūdinimas, todėl gerai suprojektuoto gniuždomojo paviršiaus sluoksnio įtaka nuovargio trukmei vamzdžių ir jungiamųjų detalių gamyboje sulaukė tiek daug dėmesio.
Matavimo ir apžiūros taškai
| Metodas | Tikslas |
|---|---|
| Rentgeno spindulių difrakcija | Tiesioginis paviršiaus liekamojo įtempio matavimas; prietaiso išlygiavimas patikrintas pagal ASTM E915 |
| Skylės-įtempimo matuoklis | Įtempių pasiskirstymo su gyliu matavimas pagal ASTM E837 |
| Kietumo tyrimas | Netiesioginis aušinimo ir grūdinimo atsako patikrinimas išilgai ir aplink perimetrą |
| Matmenų patikrinimas po apdirbimo | Patvirtina, kad stresas buvo pakankamai sumažintas, kad komponentas išliktų stabilus |
| Magnetinių dalelių ir ultragarsinis patikrinimas | Gesinimo įtrūkimų ir vandenilio{0}}sukeltų įtrūkimų aptikimas suvirinimo siūlėse ir keičiant pjūvius |
Kadangi liekamasis įtempis nematomas, praktinė valdymo kilpa yra proceso dokumentacija ir periodinė patikra. Krosnies diagramų, gesinimo parametrų, grūdinimo ciklų ir tiesinimo įrašų įrašymas pagal šilumos skaičių leidžia atsekti nukrypimą prieš tai, kai partija tampa atmesta.
DUK
K: Ar liekamasis stresas visada žalingas?
Ne. Paviršiaus liekamasis gniuždymo įtempis pagerina nuovargio stiprumą ir atsparumą korozijos įtrūkimams. Problema yra nekontroliuojamas tempimo įtempis arba įtempių modelis, kuris padidina eksploatavimo apkrovą.
Kl .: Kuo skiriasi šiluminis įtempis ir transformacijos įtempis?
Šiluminis įtempis atsiranda dėl temperatūros skirtumų tarp paviršiaus ir šerdies, o tai sukelia nevienodą susitraukimą. Transformacijos įtempis atsiranda dėl tūrio pokyčio, kai skirtingose pjūvio dalyse skirtingu metu austenitas virsta martensitu arba bainitu.
Kl.: Kurioms vamzdžių rūšims kyla didžiausias gesinimo įtrūkimų pavojus?
Aukštesnės-anglies ir aukštesnės{1}}lydinio klasės, pasižyminčios geru kietėjimu, ypač esant dideliam sienelių storiui, nes jie gali sudaryti kietą martensitą su dideliu likutiniu įtempimu ir yra jautresni vandeniliui.
K: Kaip gamyboje sumažinamas terminio apdorojimo stresas?
Tolygus kaitinimas, tolygus ir kontroliuojamas gesinimas, greitas grūdinimas, kontroliuojamas aušinimas po grūdinimo ir, jei reikia, specialus atkaitinimas nuo įtempių{0}}. Tiesinimas atliekamas po grūdinimo, o ne prieš tai.
Kl.: Ar galima išmatuoti liekamąjį įtempį ant gatavo vamzdžio?
Taip. Rentgeno spindulių difrakcija ir skylės- įtempio matuoklio metodas yra įprasti metodai ir abu atliekami pagal paskelbtus bandymo metodus, kad tiekėjų ir laboratorijų rezultatus būtų galima palyginti.
Kl .: Kodėl po įsriegimo vamzdis kartais sulinksta?
Kadangi apdirbimas pašalina medžiagą ir leidžia perskirstyti vidinį įtempių modelį, ilgis, kuris atrodė tiesus, gali nukreipti. Tinkamas streso sumažinimas prieš apdirbant yra standartinė priemonė.
