Hvorfor varmebehandlingslinjer bestemmer rørkvaliteten
For foringsrør, rør, ledningsrør og trykrør skabes de mekaniske egenskaber, som kunden tester, i varmebehandlingslinjen frem for i valseværket. En varmebehandlingsproduktionslinje tager rør, der er blevet dannet og svejset eller gennemboret, genopvarmer det til den korrekte austenitiseringstemperatur, bratkøler det med en kontrolleret hastighed og tempererer det derefter for at nå den specificerede kombination af flydespænding, trækstyrke, forlængelse, hårdhed og slagstyrke.
Fordi kravene i standarder som API 5CT og de forskellige ASTM-rørspecifikationer er verificeret på den færdige længde, skal hvert trin i linjen kunne gentages. Ovnens layout, måden røret transporteres på og ensartetheden af bratkølingssprayen afgør, om en mølle kan holde et smalt egenskabsbånd over en hel ordre.
Fordele ved gå--stråleovnen
Gang--stråleovnen er den ovntype, der er mest udbredt i rørvarmebehandlingslinjer, og dens fordele følger direkte af den måde, den formidler arbejdsbyrden på.
Høj output. En gang--stråleovn er en kontinuerlig ovn, så den timelige gennemstrømning kan overstige 50 t på en godt-belastet linje, og den håndterer en lang række rørdiametre og -længder uden om- at indstille ovnen.
Hurtig, jævn opvarmning. Ovnen fyres med gas eller flydende brændsel og overfører varme til røret ved både stråling og konvektion. Rørene hviler på faste og gående bjælker i hævet stilling, så de er omgivet af varm gas i stedet for at ligge et koldt sted.
Ensartet rørtemperatur. Hele -temperaturens ensartethed ved ovnens udgang holdes inden for et smalt bånd omkring indstillingspunktet, sædvanligvis inden for omkring plus eller minus 15 grader Celsius. Ensartethed opnås, fordi hvert fremadgående trin af vandrebjælken roterer røret gennem en lille vinkel, så ingen flade af røret forbliver mod brænderne.
Lav deformation. Fordi den termiske cyklus er jævn, er krumning og ovalitet ved ovnens udgang lille. Dette skaber den dimensionelle tilstand, der kræves for en lige bratkøling og til senere dimensionering og opretning.
Nem betjening og automatisering. Brænderens tilstand og positionen af røret i ovnen kan let observeres, trincyklussen kan synkroniseres med bratkøle- og tempereringssektionerne, og hele sekvensen kan køres fra et enkelt kontrolsystem.
Typisk linjekonfiguration
| Scene | Funktion og kontrolpunkter |
|---|---|
| Ladebord | Rør identificeret ved varmenummer, afstandssæt til jævn eksponering for ovnatmosfæren |
| Austenitiserende ovn | Vandrende-stråletransport, sætpunkt og iblødsætningstid matchet med kvalitet, vægtykkelse og specifikation |
| Slukningsenhed | Ekstern eller intern-ekstern spray, vandtemperatur, flow og tryk kontrolleres for at give en reproducerbar kølehastighed |
| Tempereringsovn | Anløbstemperatur og tid valgt for at opfylde det specificerede flydespændings- og hårdhedsbånd |
| Kølende seng | Kontrolleret luftkøling for at undgå en anden, ukontrolleret termisk cyklus |
| Opretning og dimensionering | Rotations- eller trykretning til den tilladte rethedstolerance |
| Inspektion | Ikke-destruktiv undersøgelse, hårdhedsundersøgelse, mekanisk test af prøven og hydrostatisk test |
Effekter på endelige røregenskaber
Temperering temperatur er det vigtigste håndtag for styrke. Lavere tempereringstemperaturer øger udbytte- og trækstyrke, men reducerer forlængelse og sejhed; højere temperaturer gør det modsatte. Linjen skal derfor køres inde i et vindue, hvor styrkekravet, hårdhedsgrænsen og slagkravet alle er opfyldt på samme tid. For kvaliteter med et hårdhedsloft, såsom den kontrollerede-hårdhedsbeklædning og rørkvaliteter, er tempereringscyklussen også det vigtigste middel til at holde det færdige produkt under grænsen.
Afkølingshastighed under bratkøling styrer hærdbarheden. En slukning, der er for langsom, efterlader en blød, ferritisk struktur med dårlig styrke; en bratkøling, der er for alvorlig, øger resterende spænding og forvrængning og øger risikoen for bratkølingsrevner i tunge vægge eller høj-kulstofvarme. Sprayens ensartethed langs rørets længde betyder lige så meget som den gennemsnitlige afkølingshastighed, fordi en ikke-ensartet bratkøling producerer en længde, der ikke kan rettes til tolerance.
Drifts- og vedligeholdelsespunkter
Ovntemperaturen skal overvåges med kalibrerede termoelementer placeret til at repræsentere arbejdsbelastningen, ikke kun ovnatmosfæren, og undersøgelsen bør gentages med definerede intervaller. Brænderjustering holder atmosfæren let oxiderende for at beskytte ståloverfladen og for at undgå overdreven belægning, mens brændstof-til-forholdet trimmes for at holde sætpunktet med et minimum af overskridelse under et produktskift.
I bratkølingssektionen skal dysetilstand, filterrenhed og pumpeydelse rutinemæssigt kontrolleres, fordi en delvist blokeret dyse viser sig med det samme som spredning i hårdhed og trækstyrke. Gangbjælkens trincyklustid skal tilpasses til bratkølingskapaciteten, så et rør ikke efterlades i ovnatmosfæren efter at have nået temperaturen. Retning udføres efter anløbning, da udretning af et hærdet, uhærdet rør vil skabe høj restspænding og risikere forsinket revnedannelse.
FAQ
Spørgsmål: Hvorfor foretrækkes en gå--stråleovn frem for en rulle-ildovn til rør?
Vandrende-bjælkedesignet understøtter og roterer røret, så hele omkredsen ser den samme ovnatmosfære, og temperaturfordelingen langs længden forbliver jævn. Den ensartethed er svær at opnå, når røret hviler kontinuerligt på roterende ruller.
Q: Hvilket output kan forventes fra en rørvarmebehandlingslinje?
En moderne sammenhængende linie med en ovn- kan overstige 50 t i timen, afhængigt af rørdiameter, vægtykkelse, ovnlængde og den iblødsætningstid, der kræves af specifikationen.
Q: Hvor ensartet er temperaturen langs et rør ved ovnens udgang?
Godt-kontrollerede linjer holder hele-længdevariationen inden for ca. plus eller minus 15 grader Celsius fra indstillingspunktet, hvilket normalt er stramt nok til, at den efterfølgende quench giver ensartede egenskaber langs længden.
Spørgsmål: Ændrer varmebehandling rørets dimensioner?
Det kan den. Slukning introducerer termisk stress, der kan forårsage ovalitet eller krumning, så en korrekt designet linje holder deformationen lille gennem jævn opvarmning og ensartet afkøling og genopretter derefter retheden ved kontrolleret udretning efter anløbning.
Q: Hvilke standarder driver varmebehandlingsparametrene?
Det gør produktspecifikationen. API 5CT til foringsrør og rør, og de relevante ASTM-rørspecifikationer, definerer de mekaniske egenskaber, hårdhedsgrænser og test, som varmebehandlingscyklussen skal opfylde.
Q: Kan en linje behandle både kulstofstål og legeret stålrør?
Ja, forudsat at indstillingspunkterne, iblødsætningstider, bratkølingshastigheder og tempereringstemperaturer ændres og kvalificeres for hver kvalitet. Legeringskvaliteter har generelt brug for højere austenitiseringstemperaturer, strammere atmosfærekontrol og en mere nøje overvåget bratkøling.
