Решаване на често срещани проблеми при огъване на тръби от дуплексна неръждаема стомана

Тръбите от двойна неръждаема стомана, известни с високата си якост и устойчивост на корозия, представляват уникални предизвикателства при процесите на огъване. Като оператор на независим магазин в Google, обслужващ трансгранични клиенти в индустрията на металообработката, аз лично съм станал свидетел на разочарованията, които идват с набраздени, напукани или деформирани тръби от двойна неръждаема стомана.

Тези проблеми не само засягат качеството на продукта, но и водят до загуба на ресурси и недоволни клиенти. В това изчерпателно ръководство ще разгледаме най-често срещаните проблеми при огъване и техните практически решения, базирани както на отрасловия опит, така и на технически изследвания.

Защо огъването на дуплексни неръждаеми стоманени тръби е предизвикателно

Дуплексните неръждаеми стомани имат двуфазна микроструктура, състояща се както от аустенитни, така и от феритни фази, което осигурява по-висока якост и корозионна устойчивост в сравнение с обикновените неръждаеми стомани. Въпреки тази предимна структура, огъването става по-сложно. Високата сила и специфичното поведение при наклепване изискват внимателен контрол на параметрите по време на огъване, за да се предотвратят дефекти.

Според изследвания върху огъване на неръждаеми стоманени тръби, тънкостенните тръби особено могат да показват набраздяване при неподходящи параметри на процеса . Това е особено важно за дуплексните класове, при които поведението на материала под напрежение се различава от това на стандартните аустенитни неръждаеми стомани.

Чести дефекти при огъване и техните решения

1. Набръчкване по вътрешния радиус на огъване

Идентифициране на проблема:
Набръчкването възниква предимно по вътрешния радиус (страната на компресия) на огъването и се проявява като вълни или гънки в материала. Това се наблюдава особено често при тънкостенни тръби от дуплексна неръждаема стомана.

Основна причина:
Набръчкването по своята същност е компресионна нестабилност - подобно на огъването на картонена тръба, когато я притиснете надлъжно и тя образува гънки. По време на огъване вътрешната част на тръбата изпитва компресия и при липса на подходяща подкрепа стената се деформира навътре, образувайки набръчквания.

Решения:

• Метод с вътрешна подкрепа : Използвайте вътрешни мандрили или пълнители, за да подкрепите стената на тръбата по време на огъване. Проучвания показват, че " вътрешни и външни подпори са необходими, за да се предотврати нестабилността от огъване .

• Метод с пълнене : За по-малки проекти или индивидуални огъвания, запълването на тръбата с специален фин пясък може да осигури отлично вътрешно подпомагане. Един практически подход предлага: " използване на пластмасов плик, поставен в отвора на тръбата, след което запълване с (фин пясък) " (трябва да бъде напълнено напълно и плътно, иначе е неефективно, след това използвайте пластмасови пликове, за да стегнете пясъка, а после огъвайте) . Уверете се, че пясъкът е напълно уплътнен и стегнат с пластмасови пликове от двете страни преди огъване.

• Оптимизация на процесните параметри : Регулиране на скоростта и налягането при огъване. Проучвания върху формоване на тънкостенни лакти от неръждаема стомана показват, че оптимизирани параметри като скорост на огъване от 8 мм/с могат да помогнат за контролиране на деформацията .

2. Деформация на напречното сечение (овализация)

Идентифициране на проблема:
Идеално кръглото напречно сечение на тръбата става овално след огъване, което потенциално може да повлияе на потока на течност, структурната цялост и съвместимостта с фитинги.

Основна причина:
По време на огъване външната стена се разтяга и изтънява, докато вътрешната стена се компримира и уплътнява, което причинява кръговото напречно сечение да се деформира в овална форма. Това е особено проблемно при тънкостенни тръби и такива, които се огъват без подходяща инструментална подкрепа.

Решения:

• Огъване с мандрел : Използвайте огъвачки с мандрели с подходящ размер. Проучвания показват, че " след запълване, степента на деформация на напречното сечение на тръбата намалява с 30% " в сравнение с незапълнени тръби .

• Дишащи матрици срещу деформация : Прилагайте матрици с функции против овалност. Както се отбелязва в проучванията за огъване, "при сериозна деформация на напречното сечение при огъване на тръби без мандрел, матрицата може да бъде проектирана с антивалообразна жлебова структура", за да се минимизира деформацията по време на огъване .

• Оптимални настройки на мандрела : Уверете се, че мандрелът е правилно издаден и че има минимален зазор. Според техническите насоки "двустранният зазор между мандрела и вътрешната стена на тръбата не бива да надвишава 0,3 мм", като същевременно се осигури подходящо издадане на мандрела .

3. Преувеличено разтъняване и пукане на външната стена

Идентифициране на проблема:
Външният радиус на завоя показва значително разтъняване, а в тежки случаи се появяват видими пукнатини или пречупвания.

Основна причина:
Докато тръбата се огъва, външната стена подлежи на опънно разтягане , което надхвърля границите на ковкостта на материала. Дуплексните неръждаеми стомани, въпреки че са здрави, имат по-малка ковкост в сравнение с аустенитните класове, което ги прави по-склонни към този проблем.

Решения:

• Контролиран радиус на огъване : Следвайте насоките за минимален радиус на огъване. За тръби от неръждаема стомана обикновено " радиус на огъване (средна линия) R ≥ 1,5~2 пъти диаметъра " . Ако ъгълът R е твърде малък, тръбата в участъка на ъгъла R ще се сплесне.

• Гъвкане с помощно бутане : Използвайте гъвкащо оборудване с функция за помощно подаване, което подпомага подаването на материала към зоната на огъване, намалявайки опънните напрежения върху външната стена.

• Избор на материал : Помислете за използване на тръби с по-дебели стени, ако гъването по малък радиус е неизбежно, за да има повече материал за обработка, преди да бъдат достигнати лимитите за разтъняване.

4. Отскок след огъване

Идентифициране на проблема:
Тръбата леко се връща към първоначалната си форма след освобождаване от гъвкащото оборудване, което води до неправилен крайни ъгъл на огъване.

Основна причина:
Отскокът възниква поради еластичното възстановяване в еластичните и пластични зони на деформация на материала . Високата якост на дуплексните неръждаеми стомани ги прави особено склонни към значителен отскок след огъване.

Решения:

• Преогъване : Огънете леко над целевия ъгъл, за да компенсирате еластичното възстановяване. Точната стойност изисква експериментиране и опит с конкретната партида материали.

• Топлинна помощ : При особено упорито еластично възстановяване, контролираното локално нагряване на външния радиус на огъване може да намали ефекта, макар че това изисква опит, за да се избегнат промени в свойствата на материала.

• Облекчаване на стреса : В някои случаи последваща термична обработка за отслабване на напреженията след огъване може да помогне за стабилизиране на формата, но тя трябва да се прилага според подходящите процедури за дуплексни неръждаеми стомани, за да се избегнат вредни микроструктурни промени.

Специализирани техники за огъване на дуплексни неръждаеми стомани

Огъване на студено срещу огъване с топлинна помощ

Въпреки че повечето дуплексни неръждаеми стоманени тръби могат да се огъват на студено, при някои приложения може да се наложи огъване с топлинна помощ:

Огъване на студено:

• Подходящо за повечето обикновени приложения с подходящи радиуси на огъване

• Запазва първоначалните свойства на материала

• Изисква повече мощност, но по-малко сложност на оборудването

Гъвкане с топлинна помощ:

• Полезно при малки радиуси или тръби с дебели стени

• Изисква прецизно регулиране на температурата (обикновено 1200-1600°F / 650-870°C)

• Трябва да се извърши подходящо разтваряне и гасене, за да се възстанови корозионната устойчивост

• Забележете, че проучванията върху гъвкане на аустенитни неръждаеми стомани показват температури на нагряване от " 1060-1300°C " последвани от незабавно охлаждане с вода , но при дуплексните класове контролът на температурата е по-критичен, за да се избегне образуването на вредни фази.

Настройка за гъвкане с мандрен

Правилното гъване с мандрел изисква внимание към няколко ключови параметъра:

1. Избор на тип мандрел : Изберете между щифтов, балон или оформен мандрел в зависимост от конкретното приложение и изискванията за гънка.

2. Позиция на мандрела : Поставете мандрела леко пред точката на гънка за оптимална подкрепа. Ако "появата на набръчквания в предната тангентна точка, позицията на мандрела трябва да се коригира напред" .

3. Помощно устройство с натисково шийне : Използвайте натискови шийна, за да контролирате потока на материала и да намалите разтъняването на стената.

Превантивен подход: Планиране на процеса и контрол на качеството

Оценка преди гънка

Преди гъване на тръби от дуплексна неръждаема стомана:

• Проверка на материала : Потвърдете класа на материала и състоянието (напр. отпушен, и др.)

• Инспекция на инструментите : Проверете за износване или повреди по гъвките за огъване, мандрили и ножове за изтриване

• Избор на смазка : Използвайте подходящи смазки, съвместими с неръждаема стомана

• Пробни огъвания : Винаги извършвайте пробни огъвания на пробни парчета при работа с нови партиди материали

Мониторинг По време на Процеса

По време на производственото огъване:

• Измерване на дебелината на стената : Използвайте ултразвукови измерватели на дебелина, за да следите намаляването в дебелината във външния радиус

• Проверка за дефекти : Визуално проверете за гънки, пукнатини или повърхностни дефекти след всяко огъване

• Документиране на параметрите : Записвайте успешните параметри за огъване за бъдеща справка

Напреднало решение: Анализ чрез крайни елементи

За производители, които работят с високостойностни компоненти или сложни изисквания за огъване, Анализ чрез крайни елементи (FEA) симулацията може да предвижда поведението при огъване преди реални изпитвания. Проучвания показват, че "чрез използването на тази система за FE симулация беше симулиран процес на огъване на тънкостенна тръба и бяха записани деформациите при различни етапи на огъване" . Този подход позволява виртуална оптимизация на процесните параметри, значително намалявайки времето за разработка и отпадъците от материали.

Заключение

Успешното гъване на тръби от двойна неръждаема стомана изисква разбиране както на уникалните характеристики на материала, така и на подходящите методи за гъване. Като приложите описаните по-горе решения – правилна вътрешна подкрепа, оптимизирани параметри на процеса, подходящ подбор на оборудване и задълбочен контрол на качеството – можете да преодолеете най-честите предизвикателства при гъването.

Имайте предвид, че предпазването е по-ефективно от коригирането когато става дума за дефекти при гъване. Инвестирането на време в правилна настройка, разработване на параметри и обучение на персонала ще доведе до значителни ползи чрез намаляване на процентите за скрап, подобряване на качеството на продукта и удовлетворени клиенти.

При постоянни проблеми с гъването, обмислете възможността да се консултирате с доставчици на материали или производители на гъвачни машини, които имат специфичен опит с двойни неръждаеми стомани. Тяхното специализирано познание може да помогне за отстраняване на проблеми, които стандартните подходи не могат да решат.