Даведнік па прадухіленні трэшчын падчас развальцоўкі труб з супер дуплекснай сталі

Даведнік па прадухіленні трэшчын падчас развальцоўкі труб з супер дуплекснай сталі

Асвоенне мастацтва развальцоўкі труб без парушэння цэласнасці матэрыялу

Расшырэнне трубак з'яўляецца крытычным працэсам у вытворчасці падагравальнікаў і кандэнсатараў, пры якім трубкі механічна расшыраюцца, каб утварыць шчыльнае ўшчальненне з трубнымі лускамі. Пры працы са сталлю супер дуплекснай — вядомай сваёй выдатнай міцнасцю і стойкасцю да карозіі — гэты працэс становіцца асабліва складаным. Якраз тыя ўласцівасці, якія робяць гэтыя матэрыялы каштоўнымі, таксама спрыяюць іх трэшчанню падчас аперацый расшырэння.

Як спецыяліст у галіне працэсаў апрацоўкі металу, я бачыў, як няправільныя метады расшырэння трубак могуць прывесці да дарагіх адмоў у крытычным абсталяванні. У гэтым дапаможніку мы разгледзім практычныя стратэгіі па прадухіленні трэшчанняў пры расшырэнні трубак з супер дуплекснай сталі, каб забяспечыць надзейнасць у складаных умовах эксплуатацыі.

Асаблівасці сталі супер дуплекснай

Супер дуплексныя няржавеючыя сталі (напрыклад, UNS S32750 і S32760) змяшчаюць прыкладна 25% хрома, 7% нікелю і 4% молібдэну, маюць збалансаваную мікраструктуру аўстэнітных і ферытных фаз. Гэты склад забяспечвае:

• Высокая сіла. (прыкладна ў два разы больш, чым у звычайных аўстэнітных няржавеючых сталёў)

• Вялікое супрацоўленне карозіі , асабліва да стрэскавай каразіі ад хларыдаў

• Добрую стойкасць да эрозіі і абрыўненню

Аднак гэтыя перавагі супадаюць з пэўнымі выклікамі пры развядзенні трубак:

1. Вышэйшая межа цякасці патрабуе большай сілы развядзення

2. Ніжэйшая пластычнасць у параўнанні з аўстэнітнымі маркамі памяншае формавальнасць

3. Схільнасць да наклепу праскальвае пры дэфармацыі

4. Чулівасць да балансу фаз можа быць падвергнуты ўплыву халоднай апрацоўкі

Асноўныя прычыны трэшчанняў пры раскрыненні трубкі

Занадта высокі ціск валыкаў

Механізм праблемы:
Занадта высокі ціск пры раскрыненні валыкамі стварае надмерныя кольцёвыя напружанні, якія могуць перавышаць межу цягавой вытрымкасці матэрыялу. Асабліва востра гэта сказваецца на супер дуплексных сталях з-за іх высокай міцнасці і абмежаванай пластычнасці.

Ідэнтыфікацыя:
Трэшчыны звычайна з'яўляюцца падоўжнымі разрывамі ў сценцы трубкі, часта пачынаючыся ад унутранай паверхні, дзе напружанні канцэнтруюцца падчас раскрынення.

Недастатковы кантроль працэсу

Механізм праблемы:
Нероўныя тэмпы раскрынення, няправільнае змацоўванне ці няправільнае ўстаноўленне валыкаў прыводзяць да няроўнамернага размеркавання напружанняў. Здольнасць супер дуплексных сталёў да змяцненні пры дэфармацыі азначае, што пасля пачатку дэфармацыі матэрыял становіцца ўсё цяжэй паддацца раскрыненню.

Ідэнтыфікацыя:
Вынік адвольных трэшчын, лакалізаванае тоншанне або мікратрэшчыны, якія бачныя пад мікраскопам.

Праблемы з станам матэрыялу

Механізм праблемы:
Супердуплексныя сталі патрабуюць дакладнай цеплавой апрацоўкі для захавання оптымальнага балансу аўстэніту і ферыту. Няправільнае вадкаляжанне або забрудненне пры папярэдняй апрацоўцы можа зрабіць матэрыял падобным да ўтварэння трэшчын падчас расшырэння.

Ідэнтыфікацыя:
Трэшчынаванне, якое ўзнікае пры ніжчых за чаканыя тэмпах расшырэння або мае межзёранную структуру.

Практычныя рашэнні для бясшчыліннага развальцоўвання труб

1. Аптымізаваныя параметры развальцоўвання

Кантраваны каэфіцыент развальцоўвання:
Ключом да паспяховага развальцоўвання труб з'яўляецца кантроль ступені расшырэння. Для супердуплексных сталёў абмежуйце змяншэнне таўшчыні стэнкі значэннем 5-8%максімум. Вылічвайце гэта па формуле:

Змяншэнне таўшчыні стэнкі (%) = [(Пачатковая таўшчыня стэнкі - Канчатковая таўшчыня стэнкі) / Пачатковая таўшчыня стэнкі] × 100 

Кіраванне хуткасцю валоў:
Падтрымлівайце сталую, памерную хуткасць валоў — звычайна 150-300 абаротаў у хвіліну — каб забяспечыць кантралёваны рух матэрыялу. Больш высокія хуткасці вырабляюць надмерную цяплавыдзяленне і хуткае наклепванне, тады як меншыя хуткасці могуць выклікаць прыпыненне-пачатак дэфармацыі.

Тэхніка паступовага раскрыцця:
Для вялікіх патрэбаў у раскрыцці выкарыстоўвайце некалькі праходаў з паступовым раскрыццём замест аднаго моцнага праходу. Гэты падыход дазваляе перараспараджэнне напружанняў паміж праходамі і памяншае ўздзеянне наклепвання.

2. Выбар пашыраных інструментаў

Улік канструкцыі валоў:

• Выкарыстанне конічныя валы з аптымізаванымі профілямі, спецыяльна распрацаванымі для матэрыялаў павышанай міцнасці

• Выbraць валікі з карбіднымі ўставкамі для палепшанай стойкасці да зносу і сталой працы

• Абяспечце правільнае выраўноўванне валіка па адносінах да мандэля каб прадухіліць асыметрычнае навантажэнне

Сумясцімасць матэрыялу інструмента:
Інструменты для раскрыненння павінны вытрымліваць высокія нагрузкі, неабходныя для супер дуплексных сталёў, не згінаючыся і не зносячыся раней часу. Закаляеныя інструментальныя сталі з паверхневай апрацоўкай (напрыклад, пакрыццё TiN) забяспечваюць неабходную трываласць.

3. Падрыхтоўка да раскрыненння

Праверка матэрыялу:

• Пацвердзіце, што сертыфікат матэрыялу адпавядае спецыфікацыям

• Праверце ўмовы цяплавой апрацоўкі (звычайна растварэнне пры 1020-1100 °C з наступным хуткім загартаваннем)

• Праверце твардасць (звычайна 28-32 HRC для супер дуплексу)

Агляд трубкі і пярэпёнкі трубкі:

• Вымярэньне ўнутранага дыяметру трубкі і адтулін у пярэпонцы для забеспячэння патрэбнага зазору

• Праверце, ці адпавядае твардасць пярэпёнкі матэрыялу трубкі

• Ачысьціце ўсе паверхні, каб выдаліць забрудненні, якія могуць выклікаць задзірыны

Стратаэгія змащвання:
Выкарыстоўвайце высокапрадукцыйныя змаўкі, спецыяльна раслічаныя для нержавеючых сталёў. Змаўка павінна:

• Трывала вытрымліваць экстрэмальныя нагрузкі без разбурэння

• Запабягаць кантакту металу з металам і узнікненню задзірын

• Быць сумяшчальным з наступнымі працэсамі чысткі

• Не пакідаць асадкаў, якія могуць спрыяць карозіі

4. Метады маніторынгу працэсу

Кантроль крутнага моманту:
Кантраляваць крутны момант матора расшырэння падчас працэсу. Рэзкае павелічэнне крутнага моманту часта ўказвае на надмернае наклепванне або пачатак трэшчын. Усталяваць базавыя значэнні крутнага моманту для дапушчальнага расшырэння і задаць сігналізацыю пры адхіленнях.

Вымярэнне таўшчыні стужкі трубкі:
Выкарыстоўваць ультразвуковы вымяральнік таўшчыні для праверкі, ці застаецца здрабненне сценак у межах дапушчальных нормаў у некалькіх пунктах па акружнасці.

Кантроль даўжыні расшырэння:
Забяспечыць, каб даўжыня расшырэння адпавядала патрабаванням канструкцыі, не перарасшыраючы ў вобласці без апоры. Выкарыстоўваць інструмент з фіксаванымі ўпорамі, каб прадухіліць надмернае пранікненне.

Асаблівыя меркаванні для сталёў супердуплекснай групы

Кіраванне навострываннем матэрыялу

Супер дуплексныя сталі хутка навострываюцца пры дэфармацыі. Каб прадухіліць гэта:

1. Мінімізуйце час затрымкі у пашыраным становішчы

2. Убірайцеся ад паўторных цыклаў пашырэння-сціскання у тым жа месцы

3. Выкарыстоўвайце бесперапынны, гладкі рух без заліхвяценьня падчас звароту роліка

Тэмпературныя эфекты

Хоць большасць аперацый пашырэння трубак выконваецца пры вакольнай тэмпературы, разгледзіце наступныя фактары:

• Выдзяленне цяпла пры расшырэнні можа месцамі павялічваць тэмпературу — кантралявайце пераграванне

• Для прыкладанняў, дзе патрабуецца расшырэнне злучэнняў пры падвышаных тэмпературах, звяртайцеся да спецыялістаў па матэрыялах для атрымання параметраў, якія залежаць ад тэмпературы

• Ніколі не прымяняйце знешняе цёплы для дапамогі ў расшырэнні, калі гэта асабліва не дазволена інжынерамі па матэрыялах

Гарантаванне якасці і метады праверкі

Неразбуральная дыягностыка (НРД)

Візуальны агляд:
Праверце раздушаныя канцы труб на наяўнасць трэшчын, разрыванняў ці паверхневых дэфектаў, пры неабходнасці выкарыстоўваючы павелічэнне.

Тэставанне пронікальнай фарбай:
Выкарыстоўвайце вадкасць для выяўлення мікрастрэшчын, нявыяўляемых неўзброеным вокам. Гэта асабліва важна для крытычных прымяненняў.

Тэставанне віхрыцёвымі токамі:
Выкарыстоўвайце метады віхрыцёвых токаў для выяўлення падпаверхневых дэфектаў і праверкі роўнамернасці расшырэння.

Праверка памераў

Цягавая трываласць трубкі:
Правядзіце разрушаючы тэст на ўзорах злучэнняў, каб пераканацца, што трываласць злучэння адпавядае праектным патрабаванням.

Дэфармацыя трубнай дошкі:
Кантролюйце скручванне трубнай дошкі падчас расшырэння, бо надмерная дэфармацыя можа паўплываць на сумежныя трубкі і агульную канструкцыйную цэласнасць.

Выяўленне і ўсуненне тыповых непаладак

Праблема: Пастаяннае трашчанне пры пэўных працэнтах расшырэння

Рашэнне:

• Памяншыце мэтавы працэнт расшырэння на 1-2%

• Праверце сертыфікат матэрыялу і тэрмічную апрацоўку

• Праверка наяўнасці забруднення матэрыялу або няправільнага захоўвання

Праблема: задзіранне або наліпленне матэрыялу на валы

Рашэнне:

• Палепшыце нанясенне змацоўвання

• Памяншыце хуткасць раскрыцця

• Праверце матэрыял валоў і стан паверхні

• Праверце адпаведнасць твёрдасці трубкі і трубнай дошкі

Праблема: няроўныя ўзоры раскрыцця

Рашэнне:

• Праверце выраўнаванне і знос валоў

• Праверце канцэнтрычнасць трубкі перад раскрыццем

• Праверце наяўнасць варыяцый у памерах адтулін у трубнай дошцы

• Забяспечце сталую хуткасць падачы роліка

Перадавыя тэхнікі для крытычных прымяненняў

Гіdraulic expansion

Для найбольш патрабавальных прымяненняў разгледзіце гідравлічныя метады раскрыцця, якія забяспечваюць:

• Больш роўнамернае размеркаванне напружанняў па акружнасці

• Лепшае кіраўніцтва працэсу раскрыцця

• Зменшаны эфект наклепвання

• Магчымасць раскрываць трубкі з больш таўстымі сценкамі

Гібрыдныя метады раскрыцця

Сумяшчайце роліковы і гідравлічны спосабы раскрыцця ў выпадках, калі:

• Пачатковая разгортка ролікамі забяспечвае правільнае становішча

• Дадатковае гідравлічнае раскрыццё завяршае ўщыльненне з мінімальнай халоднай апрацоўкай

Вывад

Каб паспяхова разгортваць трубкі супер дуплекснай сталі без трэшчання, неабходна разумець асаблівасці матэрыялу і выкарыстоўваць дакладны кантроль працэсу. Асноўныя элементы ўключаюць:

1. Улік абмежаванняў матэрыялу у дачыненні да пластычнасці і наварачэння пры халоднай апрацоўцы

2. Ужыванне кантралёваных параметраў раскрыцця з адпаведнымі запасамі бяспекі

3. Выкарыстанне адпаведных інструментаў і змацоўвання якія канкрэтна прыстасаваныя для высокамцякіх матэрыялаў

4. Захаванне строгага кантролю якасці на ўсім працэсе

Памятайце, што пры працы з супер дуплекснымі сталлюмі прадухіленне заўсёды эканомней, чым рамонт. Укладзены час у правільную наладку, распрацоўку параметраў і навучанне персаналу акупіцца значным зніжэннем узроўню адбракоўкі, паляпшэннем надзейнасці абсталявання і павелічэннем бяспекі.

Для новых прымяненняў ці пры ўзнікненні пастаянных праблем не вагайцеся звяртацца да пастаўшчыкоў матэрыялаў ці вытворцаў інструмента для развяднення, якія маюць канкрэтны досвед працы з супер дуплекснымі матэрыяламі. Іх спецыялізаваная экспертная ацэнка можа дапамагчы выявіць і вырашыць праблемы, якія не паддаюцца стандартным падыходам.