Besiūlių plieninių vamzdžių gamyba: ruošiniai iki gatavo vamzdžio

Kodėl egzistuoja auskarų vėrimo maršrutas

Suvirintas vamzdis yra pagamintas iš juostos, kuri yra suformuota ir sujungta, o jungtis yra metalurginis ir geometrinis nepertraukiamumas: siaura liejimo konstrukcija su šilumos poveikio zona šalia jos ir geometrija, kuri niekada neprilygsta korpusui. Besiūlis vamzdis pašalina tą nepertraukiamumą, pradedant nuo vientiso apvalaus ruošinio ir paverčiant jį tuščiaviduriu apvalkalu be jokios sujungimo operacijos, todėl gatavame vamzdyje yra nenutrūkstamas apskritimo grūdelių srautas ir niekur jo ilgio nėra išilginės siūlės. Dėl šios priežasties besiūliai vamzdžiai tebėra etaloninis aukšto slėgio katilų, naftos produktų vamzdžių gaminių, hidraulinių komponentų ir proceso vamzdynų gaminys, kai siūlė nėra priimtina rizika.

Procesas konceptualiai paprastas – įkaitinkite kietą cilindrą, per jį pramuškite skylę, suvyniokite sieną iki dydžio – bet kiekvienas žingsnis yra kontroliuojama metalurginė operacija. Temperatūros langai turi būti austenito diapazone, neperkaitindami paviršiaus, pradūrimo kaištis turi išlaikyti kontaktą su plienu kalimo temperatūroje, siena turi būti sumažinta neįtraukiant vidinių sluoksnių, o galutinės savybės turi būti sukurtos dokumentais pagrįstu terminiu apdorojimu, o ne atsitiktinai. Vamzdis, kurio matmenys yra tinkami, bet termiškai apdoroti už lango, nepavyks atliekant malūno bandymą, o vamzdis su tinkamomis savybėmis, bet su įsuktu vidiniu defektu išlaikys tempimo testą ir netinkamai naudos.

Ruošinio parinkimas ir paruošimas

Ruošinys yra ištisinio liejimo apvalus strypas, o jo kokybė lemia vamzdžio kokybę. Paviršiaus defektai, požeminis poringumas ir inkliuziniai klasteriai ruošinyje tampa vamzdžio siūlėmis, sluoksniais ir laminatėmis, todėl ruošiniai prieš patenkant į krosnį yra tikrinami ir kondicionuojami. Kondicionavimas šlifuojant pašalina paviršiaus įtrūkimus, kurie kitu atveju pailgėtų į ilgas siūles, o nupjaunant iki tikslaus ilgio, atitinkančio gatavo vamzdžio ilgį, išvengiama per didelio derliaus praradimo abiejuose galuose.

Ruošinio skersmuo parenkamas pagal gatavo vamzdžio dydį, nes ruošinio skerspjūvio plotas turi būti pakankamai didelis, kad būtų galima tiekti pradurtą apvalkalą ir vėlesnį sienelės sumažinimą. Per mažas ruošinys po pailgėjimo negali pagaminti reikiamos sienelės, o per didelis verčia pernelyg mažinti ir padidina vidinių defektų riziką. Lydinio ir daug anglies dioksido klasės ruošiniai prieš pradūrimą dažnai minkštai atkaitinami arba šlifuojami paviršiumi, kad būtų sumažinta įtrūkimų rizika deformacijos metu.

Šildymas auskarų vėrimui

Ruošiniai kaitinami rotacinio židinio krosnyje arba vaikštančioje sijos krosnyje iki temperatūros, kad plieninio plastiko pakaktų pradurti, paprastai nuo 1150 iki 1280 laipsnių Celsijaus, priklausomai nuo rūšies, o tikslus langas nustatomas pagal anglies ir lydinio kiekį. Krosnies atmosfera kontroliuojama siekiant apriboti dekarbonizaciją ir mastelį, nes dekarbonizuotas paviršiaus sluoksnis sumažina paviršiaus kietumą, o ant lydinio vamzdžio gali paveikti atsaką į terminį apdorojimą.

Temperatūros vienodumas aplink ruošinį ir išilgai jo yra svarbesnis nei vardinė kontrolinė vertė. Šalta pusė nesideformuoja ir sukuria ekscentrinę sienelę; perkaitusi pusė išdegina grūdelių ribas ir susidaro paviršiaus įtrūkimai, kurie po valcavimo atsiranda kaip ilgos siūlės. Krosnies išleidimo temperatūra matuojama gabalas po gabalo, o pradūrimo malūnėlis nustatomas taip, kad ruošinį iš karto priimtų, nes perkeliant temperatūra greitai krenta.

Auskarų vėrimas į apvalkalą

Rotacinis pradurimas stumia šildomą ruošinį virš vandeniu aušinamo kamščio tarp dviejų ar trijų besisukančių ritinėlių, kurių ašys yra pasvirusios ruošinio ašies atžvilgiu. Sukimosi ir ašinės traukos derinys priekiniame paviršiuje sukuria ertmę, kurią kištukas išsiplečia į ištisinę angą, sudarydamas storasienį apvalkalą. „Mannesmann“ dviejų ir trijų ritinėlių pradurtuvas yra įprastos konfigūracijos, kurios priklauso nuo kaiščio formos, kad būtų galima valdyti kiaurymės skersmenį, ir nuo ritinio formos, kad būtų galima valdyti ovalumą ir sienų pasiskirstymą.

Auskarų vėrimas yra ta vieta, kur gimsta ekscentriškumas. Jei kamštis yra ne centre, jei ritinėliai susidėvėję asimetriškai arba jei ruošinio temperatūra yra netolygi, gautas apvalkalas turi ploną ir storą pusę, ir jokia vėlesnė operacija visiškai nepašalina šios asimetrijos. Štai kodėl besiūlio vamzdžio sienelės tolerancija yra platesnė nei suvirinto vamzdžio, o viso korpuso sienelės matavimas yra kritinių klasių priėmimo bandymo dalis.

Sienos ridenimas ir ilgis

Po pradūrimo apvalkalas pailginamas, o jo sienelė sumažinama vienu iš kelių frezų tipų, parinktų pagal skersmenį, sienelę ir reikiamą paviršiaus kokybę.

Mažiems ir vidutiniams dydžiams skirtas tempimo mažinimas seka valcavimo staklyną. Vamzdis praeina per stovų seką su mažėjančiais rulonų tarpais, o įtempimas taikomas išilgai ašies, todėl sienelė sumažėja, kai skersmuo traukiamas žemyn. Įtempimo valdymas yra kritinis kintamasis: didėjantis įtempimas plonina sieną, mažėjantis storina sieną, o operatorius nustato grafiką taip, kad baigta siena atsidurtų tolerancijos juostoje, o ne tik pasiektų vidurkį.

Tiksliems vamzdžiams, tokiems kaip DIN 2391 ir EN 10305-4 klasės, karštai valcuotas tuščiaviduris vamzdis yra šaltai tempiamas arba šaltai traukiamas keliais važiavimais, tarp eilučių atliekant tarpinį atkaitinimą ir ėsdinimą. Šaltasis apdirbimas užtikrina matmenų tikslumą ir paviršiaus apdailą, kurių reikalauja hidrauliniai ir instrumentų vamzdeliai, o galutinis atkaitinimas arba įtempių mažinimas nusprendžia, ar vamzdis pristatomas normalizuotas, atkaitintas ar šaltai temptas, su nurodytu kietumu.

Aušinimas, tiesinimas ir pjaustymas pagal ilgį

Valcuotas vamzdis aušinamas ant aušinimo sluoksnio tokiomis sąlygomis, kad būtų išvengta nekontroliuojamo sukietėjimo, po to tiesinamas rotaciniu arba presuojamu tiesintuvu. Tiesinant atsiranda liekamasis įtempis, o rūšims, kuriose yra įtempių korozijos rizika, pirkėjas turėtų nurodyti įtempių mažinimo apdorojimą po tiesinimo. Tada vamzdžių galai supjaustomi kvadratu, o ilgis matuojamas pagal užsakytą diapazoną.

Šiuo metu vamzdis yra baigtas pagal matmenis, bet metalurgiškai dar nebaigtas. Sienelės storis tikrinamas per visą perimetrą ir išilgai, o išmatuotas ekscentriškumas registruojamas, nes jis tampa ribine sienele skaičiuojant slėgį ir korozijos pašalpą.

Terminis apdorojimas po valcavimo

Dauguma rūšių yra termiškai apdorojamos po valcavimo, o apdorojimas suteikia nurodytas savybes, o ne valcavimo grafiką. Anglies plieno katilo vamzdis normalizuojamas, paprastai 900–950 laipsnių Celsijaus diapazone, kad būtų patobulintas grūdelių dydis ir suteiktų atkartojamą atsparumą smūgiams. Didesnio stiprumo vamzdžių ir korpusų klasės grūdinamos ir grūdinamos, o grūdinimo temperatūra parenkama taip, kad takumo riba patenka į klasės langą, o kietumas nesiekia ribos, kuri taikoma rūgščiam naudojimui.

Lydinio katilui ir šildytuvo vamzdžiui reikalingas visas normalizavimo ir grūdinimo ciklas. Chromo molibdeno rūšys, tokios kaip ASTM A335 P11 ir P22, normalizuojamos ir grūdinamos 650–700 laipsnių Celsijaus srityje, kad būtų sukurta bainitinė arba feritinė struktūra, užtikrinanti valkšnumo stiprumą. T91 ir P91 klasėms reikalinga aukštesnė austenitinimo temperatūra, maždaug 1040–1080 laipsnių Celsijaus, po to grūdinimas mažiausiai 730 laipsnių Celsijaus, o nurodytų mechaninių savybių negalima pasiekti neatlikus abiejų žingsnių teisinga tvarka. Austenitinės nerūdijančios medžiagos, tokios kaip ASTM A312 TP316L, yra tirpalo atkaitintos maždaug 1040–1120 laipsnių Celsijaus temperatūroje ir greitai atšaldomos, o dvipusės klasės yra tirpalo apdorotos 1020–1100 laipsnių Celsijaus srityje, o aušinimo greitis yra pakankamai greitas, kad nesusidarytų sigmos fazė.

Krosnies įrašai turi susieti apdorojimą su partija. Sertifikate turėtų būti nurodytas apdorojimas, temperatūros diapazonas, laikymo laikas ir aušinimo būdas, o nepertraukiamų krosnių atveju linijos greitis, dėl kurio buvo išlaikytas laikas. Sertifikatas, kuriame nurodytos tik tempimo ir išeigos vertės, negali įrodyti, kad tas vamzdelis buvo iš tikrųjų apdorotas.

Apdaila, Pabaigos ir Žymėjimas

Užbaigtas vamzdis nupjaunamas iki užsakyto ilgio, o galas apdailinamas pagal paskirtį: lygus galas suvirinimui, nusklembtas 30 laipsnių kampu su šaknies paviršiumi, skirtas suvirinimui lauke, įsriegiamas ir sujungiamas su API 5B korpusui ir vamzdeliams arba paruošiamas konkrečiam sujungimui. Sriegiai yra matuojami, o movos yra susukamos ir apsaugotos sriegių mišiniu ir plastikiniais dangteliais. Ant kiekvieno vamzdelio yra trafaretinis standartas, klasė, išorinis skersmuo ir sienelė, ilgis, šilumos skaičius, procesas ir inspektoriaus antspaudas, o po nurodyto paviršiaus apdorojimo žyma turi likti įskaitoma.

Paviršiaus apsauga parenkama taip, kad atitiktų pristatymo maršrutą ir saugojimo laikotarpį. Plikas vamzdis paprastai yra lakuotas, alyvuotas arba nudažytas juodai; linijinis vamzdis gali turėti lydytą epoksidinį, trijų sluoksnių polietileną arba juostos sistemą pagal pripažintą standartą, pvz., ISO 21809-2 epoksidinei arba DIN 30670 trijų sluoksnių polietilenui; ir cinkuotas vamzdis yra padengtas pagal ISO 1461 arba specifinį gaminio standartą, dangos masė patikrinta ploto vienetui.

Apžiūra ir bandymai

Testavimas yra daugiasluoksnis ir kiekvienas sluoksnis sprendžia skirtingą gedimo režimą. Matmenų patikrinimas apima išorinį skersmenį, sieną keliuose taškuose, ilgį, tiesumą, galo kvadratiškumą ir kampo geometriją. Viso kūno ultragarsinis tyrimas pagal ASTM E213 aptinka išilginius ir skersinius sienos netobulumus ir sluoksnius, o austenitinėms rūšims stambaus grūdėtumo struktūrai reikia specifinių metodų, aprašytų ASTM E309. Elektromagnetinis arba sūkurinių srovių tyrimas pagal ASTM E426 naudojamas nerūdijančio plieno ir paviršių prijungtiems defektams dideliu greičiu. Atliekant hidrostatinį bandymą vidinis slėgis taikomas lygiui, apskaičiuotam pagal sienelę ir leistiną lanko įtempį, naudojant standartinę formulę, kurioje bandymo slėgis yra du kartus didesnis už sienelės storį, padaugintą iš leistino įtempio, padalijus iš išorinio skersmens, palaikomas minimalų laikotarpį, kurio reikalauja gaminio standartas, ir tikrinamas kiekvienas vamzdelis, ar nėra nuotėkio.

Mechaninis bandymas patvirtina, kad terminis apdorojimas suteikė nurodytas savybes. Atliekant tempimo bandymą nustatomas takumas ir tempiamasis stiprumas bei pailgėjimas, kietumo bandymas tikrina grūdinimo atsaką ir didžiausią kietumo ribą rūgščiam naudojimui, išlyginimo ir išsiplėtimo bandymai vamzdis įtempiamas sąmoningai, kad būtų parodytas prastas plastiškumas, o atliekant Charpy smūgio kėbulo bandymą nustatomas tvirtumas, nuo kurio priklauso žema temperatūra arba kietumu pagrįsta konstrukcija. Visi šie bandymai atliekami pagal ASTM A370 metodus, o rezultatai įrašomi į gamyklos sertifikato šilumos numerį, naudojant gamintojo išduotą EN 10204 3.1 sertifikatą arba nepriklausomo inspektoriaus patvirtintą 3.2 sertifikatą.

Tipiniai defektai, jų priežastys ir aptikimas

Defekto modelio skaitymas yra naudingas atliekant patikrinimą. Vidinių nuospaudų sankaupa rodo susidėvėjusį kamštį ir malūną, kuris nevaldo savo įrankių, o išsibarstę laminatės rodo ruošinio kokybę. Sienų ekscentriškumas, sutelktas vienoje kampinėje padėtyje, yra ritinio arba kaiščio išlygiavimo problema, o ne atsitiktinis pokytis, ir tai pateisina griežtesnį visos partijos sienos patikrinimą, o ne vieną pakartotinį bandymą.

Ką šis procesas reiškia pirkėjui

Procesas paaiškina tris komercinius faktus, kurie dažnai painiojami su tiekėjo elgesiu. Pirma, besiūlis vamzdis turi tikrai platesnę sienelės toleranciją nei suvirintas vamzdis, nes ekscentriškumas atsiranda pradurimo operacijoje ir negali būti visiškai išvyniotas; Užsakymas pagal minimalią sieną yra teisingas atsakymas. Antra, besiūlis maršrutas turi tikrą ilgio ribą, kurią nustato įtvaras ir malūno išdėstymas, todėl labai ilgiems pavieniams ilgiams reikia kitokio proceso. Trečia, priemoka už suvirintą vamzdį atspindi mažesnį produktyvumą ir didesnį derliaus nuostolį, o ne savavališką maržą, o esant mažam skersmeniui, ji susiaurėja, o esant dideliam – paplatėja.

Esant kritinei paslaugai, specifikacija turėtų apimti ne tik proceso detalių laipsnį ir matmenis: terminio apdorojimo sąlygas su temperatūros diapazonu, tyrimo standartą ir priėmimo lygį, sienos pagrindą, kietumo ribą, jei paslauga yra rūgšti, ir sertifikato tipą. Šios sąlygos leidžia gavus patikrinimą patvirtinti, kad sandėlyje esantis vamzdis yra tas vamzdis, kuris buvo užsakytas.

DUK

K: Kokioje temperatūroje ruošinys praduriamas?
Paprastai nuo 1150 iki 1280 laipsnių Celsijaus, o tikslus langas nustatomas pagal anglies ir lydinio kiekį klasėje. Diapazonas turi būti pakankamai karštas, kad plienas tekėtų per kamštį be įtrūkimų, bet ne toks karštas, kad degtų grūdelių riba arba susidarytų per daug nuosėdų, o temperatūra matuojama gabalas po gabalo prieš ruošiniui patenkant į pradurtuvą.

Kl .: Kodėl besiūlių vamzdžių sienelių tolerancija yra didesnė nei suvirinto vamzdžio?
Kadangi siena suformuota praduriant ir bet koks necentrinis kamštis, netolygi ruošinio temperatūra arba asimetrinis ritinio susidėvėjimas sukuria ploną ir storą kraštinę, kurios vėliau valcavimas negali visiškai pašalinti. Suvirintas vamzdis paima savo sienelę iš valcuotos ritės su kontroliuojamu karūnu, todėl jo perimetras yra natūraliai mažesnis.

K: Koks terminis apdorojimas taikomas chromo molibdeno katilo vamzdžiui?
Pilnas normalizavimo ir grūdinimo ciklas. Tokios rūšys kaip ASTM A335 P11 ir P22 yra normalizuojamos ir grūdinamos 650–700 laipsnių Celsijaus srityje, o P91 rūšiai reikia austenitizuoti maždaug 1040–1080 laipsnių Celsijaus, o po to grūdinti mažiausiai 730 laipsnių Celsijaus, kad būtų pasiektas nurodytas stiprumas ir tvirtumas.

K: Kaip nustatomas hidrostatinis bandymo slėgis?
Iš lanko įtempių santykio, kai bandymo slėgis lygus dvigubai leistinam įtempiui padauginti iš sienelės storio, padalytos iš išorinio skersmens, naudojant gaminio standarte nustatytas vertes ir laikymo laiką. Bandymas taikomas kiekvienam vamzdžiui ir tikrinamas, ar nėra nuotėkio, o slėgis ir trukmė įrašomi sertifikate.

Kl .: Kuo skiriasi karšto valcavimo ir šalto tempimo besiūliai vamzdžiai?
Karštai valcuotas vamzdis nukrypsta nuo pradūrimo ir valcavimo maršruto su standartine frezavimo tolerancija ir paviršiaus apdaila. Šaltai temptas arba šaltai supiltas vamzdis dar labiau sumažinamas kambario temperatūroje ant įtvaro su tarpiniu atkaitinimu, kuris užtikrina griežtesnį matmenų toleranciją, geresnį koncentriškumą ir lygesnį paviršių, didesnę kainą už metrą ir mažesnius dydžius.

Kl.: Kokie standartai reglamentuoja gatavo vamzdžio tyrimą?
ASTM E213 – kūno ultragarsiniam tyrimui, ASTM E309 – austenitinei medžiagai, ASTM E426 – nerūdijančio vamzdžio elektromagnetiniam tyrimui, o ASTM A370 – mechaniniams bandymams. Produkto standartai, tokie kaip API 5L, ASTM A106 ir ASTM A213, apibrėžia, kurie iš šių tyrimų yra privalomi ir kokie priimtinumo apribojimai taikomi.