Koji je standardni postupak toplinske obrade martenzitnih cijevi od nehrđajućeg čelika

AUSTENITIZIRANJE TEMELJA ČVRSTOĆE

Toplinska obrada neizostavan je proces koji otključava iznimna svojstva Martenzitne cijevi od nehrđajućeg čelika , pretvarajući njegovu mikrostrukturu u tvrd, jak i otporan na habanje oblik. Ova transformacija se postiže kroz tri primarne faze: Austenitizacija, Kaljenje i Otpuštanje.

Prva kritična faza je austenitizacija. To uključuje zagrijavanje MSS cijevi do preciznog temperaturnog raspona gdje se izvorna struktura koja sadrži ferit i karbid u potpunosti transformira u homogenu, jednofaznu kubičnu strukturu s licem u središtu poznatu kao austenit (Gama).

Precizna kontrola temperature

Temperature austenitizacije obično se kreću između 950 stupnjeva C i 1050 stupnjeva C (1742 stupnja F i 1922 stupnja F). Specifična temperatura kritično ovisi o stupnju i sadržaju ugljika; na primjer, Grade 420, zbog višeg sadržaja ugljika, može zahtijevati drugačiji raspon od Grade 410.

• Cilj: Potpuno otopiti sav ugljik i legirajuće elemente u austenitnoj matrici. To osigurava maksimalnu naknadnu tvrdoću.

• Rizik od odstupanja: prenisko zagrijavanje rezultira neotopljenim karbidima, smanjujući puni potencijal za tvrdoću. Previsoko zagrijavanje dovodi do pretjeranog rasta zrna, ozbiljno smanjujući konačnu žilavost i duktilnost cijevi.

Vrijeme namakanja i predgrijavanja

Cijev se mora držati na temperaturi austenitizacije tijekom dovoljnog vremena namakanja kako bi se osiguralo da je cijeli presjek jednoliko zagrijan i da su elementi legure potpuno otopljeni. Za MSS cijevi s debelim stijenkama ili složene geometrije često se koristi predgrijavanje u rasponu od 650 stupnjeva C do 850 stupnjeva C. Ovaj korak ublažava toplinski šok i smanjuje rizik od savijanja ili pucanja tijekom brzog prijelaza na visoke temperature.

KALJENJE STVARANJE MARTENSITA I KALJENJE

Kaljenje je faza brzog hlađenja neposredno nakon austenitizacije. Njegova je svrha suzbiti transformaciju austenita u mekše faze poput perlita ili bainita, prisiljavajući ga umjesto toga da se transformira u ultra-tvrdu tetragonalnu strukturu usredotočenu na tijelo poznatu kao martenzit (Alpha Prime).

Kontrolirani rashladni medij

Rashladni medij i brzina pažljivo su odabrani kako bi se postigla potrebna tvrdoća uz upravljanje zaostalim naprezanjem i izobličenjem.

• Kašenje u ulju: Omogućuje brzu brzinu hlađenja, ključnu za određene stupnjeve MSS s višim udjelom ugljika, ali nosi veći rizik od izobličenja i unutarnjeg naprezanja.

• Kaljenje zrakom ili plinom: Koristi se za tipove s visokom kaljivošću, posebno one koji sadrže nikal ili molibden. Omogućuje sporiju, manje agresivnu brzinu hlađenja, što značajno smanjuje izobličenje, što ga čini vrlo poželjnim za primjene preciznih cijevi.

• Prekinuto kaljenje (solne kupke): Koristi se za minimiziranje toplinskih gradijenata brzim hlađenjem cijevi na temperaturu neposredno iznad početne temperature martenzita (Ms), držeći je izotermalno, a zatim dopuštajući sporije hlađenje. Ova tehnika je vitalna za smanjenje unutarnjeg naprezanja i promjena dimenzija.

Struktura neposredno nakon kaljenja je netemperirani martenzit, karakteriziran ekstremnom tvrdoćom, velikom čvrstoćom, ali vrlo visokom krtošću. Nije prikladan za izravnu upotrebu.

KALJENJE BALANSIRAJUĆI ČVRSTOĆU I ČVRSTOĆU

Kaljenje je konačna i najkritičnija faza, proces zagrijavanja nakon kaljenja koji se koristi za prilagodbu svojstava MSS cijevi kako bi zadovoljila specifikacije za krajnju upotrebu. Ublažava masivna unutarnja naprezanja izazvana kaljenjem i poboljšava duktilnost i žilavost nauštrb neke tvrdoće.

Temperaturni spektar kaljenja

Temperatura, trajanje i brzina hlađenja kaljenja određuju konačnu ravnotežu svojstava. Izbor je uvjetovan zahtjevima za prijavu.

• Kaljenje na niskim temperaturama (150 stupnjeva C do 400 stupnjeva C): Koristi se za primjene koje zahtijevaju maksimalnu tvrdoću i otpornost na habanje, kao što su kirurški instrumenti ili specijalizirane cijevi za ležajeve. Zadržava većinu kaljene tvrdoće.

• Kaljenje na visokoj temperaturi (550 stupnjeva C do 700 stupnjeva C): Opsežno se koristi za cjevastu robu naftnih derivata (O C T G) i druge strukturne komponente koje zahtijevaju izvrsnu žilavost i visoke razine čvrstoće. Ovaj proces proizvodi temperirani sorbit, optimalnu mikrostrukturu za otpornost na udarce.

Izbjegavanje temperirane krtosti

Kritično razmatranje je fenomen temperirane krtosti, gdje polagano zagrijavanje ili hlađenje u rasponu od približno 400 stupnjeva C do 550 stupnjeva C može ozbiljno smanjiti otpornost materijala na udar. Za cijevi visokih performansi ovaj temperaturni raspon često se pažljivo izbjegava ili se materijal kroz njega brzo hladi nakon kaljenja.

TRENDOVI I NAPREDAK U INDUSTRIJI

Potražnja za visokoučinkovitim MSS cijevima, posebno u energetskom i zrakoplovnom sektoru, pokreće napredak toplinske obrade.

• Napredne legure s niskim udjelom ugljika: Noviji stupnjevi s 13 posto Cr i super 13 posto Cr sada su uobičajeni za primjenu u kiselim uvjetima. Oni zahtijevaju sofisticirane protokole kaljenja visokih performansi (H P T) kako bi se osigurala usklađenost s NACE standardima za otpornost na sulfidne pukotine (S S C) uz zadržavanje visoke granice razvlačenja.

• Vakuumska toplinska obrada: Moderne kontinuirane vakuumske peći sve se više koriste za MSS cijevi. Vakuumska obrada minimizira površinsku oksidaciju i dekarburizaciju, koji su uobičajeni problemi u tradicionalnim atmosferskim pećima. To rezultira čišćom završnom obradom površine i ujednačenijim svojstvima materijala po cijeloj duljini cijevi, što dovodi do smanjenih troškova pregleda i prerade.

• Kriogena obrada: Za posebne primjene visoke tvrdoće, ponekad se koristi niska ili kriogena obrada do -196 stupnjeva C nakon kaljenja kako bi se zadržani austenit transformirao u martenzit. Ovaj proces maksimizira tvrdoću i dimenzijsku stabilnost prije završne faze kaljenja.

• Digitalna simulacija: Analiza konačnih elemenata (F E A) sada je standardna praksa za modeliranje protoka topline i fazne transformacije u složenim cijevima ili cijevima s teškim stijenkama. Ovo proizvođačima omogućuje predviđanje i suzbijanje toplinske distorzije, minimizirajući ovalnost i dimenzionalnu nesukladnost.