Zašto API 5L X52 hladno valjana cijev postavlja pitanje toplinske obrade
API 5L X52, napisan kao L360 u ISO 3183, vrsta je cijevi od ugljika-mangana sa specificiranom minimalnom granicom tečenja od 359 MPa, ili 52 ksi. Linijska cijev ovog razreda obično se proizvodi bešavnim bušenjem, elektrootpornim zavarivanjem, zavarivanjem pod praškom ili spiralnim zavarivanjem i isporučuje se kao-valjana, normalizirana, normalizirana plus kaljena ili kaljena i poboljšana. Hladno valjanje, hladno izvlačenje i hladno pilgering koriste se uglavnom za precizne cijevi, bačve hidrauličkih cilindara i strojno obrađene mehaničke komponente, gdje su tolerancija uske stijenke i glatka površina važniji od raspona dimenzija prijenosnog cjevovoda.
Budući da hladna obrada povećava čvrstoću dok smanjuje duktilnost, procesni inženjeri često pitaju može li se hladno valjana X52 cijev i dalje toplinski obrađivati i uništava li obrada identitet kvalitete materijala. Toplinska obrada tehnički je moguća u svakom slučaju, ali se mora odabrati u odnosu na stanje isporuke navedeno u kupovnoj specifikaciji, a ne samo u odnosu na hladno valjano stanje.
Metode toplinske obrade primijenjene na cijevi od ugljičnog čelika
Dominiraju četiri klasična tretmana, a svaki djeluje drugačije na hladno obrađen proizvod.
žarenje:cijev se zagrijava iznad kritičnog raspona, drži dok struktura ne postane jednolika i polako se hladi u peći. Tvrdoća opada, raste plastičnost i hladno obrađena struktura je potpuno rekristalizirana.
Normaliziranje:cijev se zagrijava iznad kritičnog područja i hladi u mirnom zraku. Rezultat je finija i ujednačenija struktura feritnog-perlitnog zrna, s potpunim poništenjem otvrdnjavanja hladnim radom.
Gašenje:brzo zagrijavanje iznad kritičnog raspona praćeno kaljenjem vodom ili polimerom stvara tvrdu martenzitnu strukturu. Rijetko se samostalno nanosi na linijske cijevi, jer netemperirana martenzitna struktura ima slabu žilavost.
Kaljenje:ponovno zagrijavanje kaljene cijevi na kontroliranu temperaturu ispod kritičnog raspona kako bi se smanjio stres pri kaljenju i obnovila žilavost. Kaljenje nakon čega slijedi kaljenje standardni je put za više razine čvrstoće API 5L.
Tipični procesni prozori i rezultirajući učinci
| Liječenje | Tipična temperatura | Hlađenje | Učinak na hladno valjane cijevi |
|---|---|---|---|
| Potpuno žarenje | 800-900 stupnjeva C | Peć | Potpuna rekristalizacija, najniža tvrdoća, najbolja mogućnost oblikovanja |
| Normaliziranje | 870-920 stupnjeva C | Miran zrak | Ujednačena sitnozrnasta struktura, umjerene čvrstoće |
| Ublažavanje stresa | 550-650 stupnjeva C | Zrak | Ublažava zaostalo naprezanje s ograničenim gubitkom čvrstoće pri hladnom radu |
| Gašenje | 850-900 stupnjeva C | Voda ili polimer | Martenzitna struktura, najveća tvrdoća |
| Ugasiti i temperirati | 850-900 zatim 550-680 stupnjeva C | Voda, pa zrak | Uravnotežena snaga i žilavost |
Gornje brojke uobičajeni su asortimani za ugljične-manganove čelične cijevi. Kontrolni zahtjev nikada nije samo temperatura, već kvalificirani postupak, vrijeme zadržavanja, brzina hlađenja i testovi svojstava koji se provode na tretiranoj cijevi.
Zahtjevi za uvjete isporuke u API 5L i ISO 3183
API 5L odvaja razine specifikacije proizvoda. PSL1 cijev se naručuje samo prema stupnju. Cijev PSL2 mora se naručiti i s kvalitetom i s uvjetima isporuke, izraženim kao X52N za normaliziranu, X52Q za kaljenu i poboljšanu ili X52M za termomehaničku valjanu. Ako se toplinska obrada primjenjuje nakon oblikovanja, proizvođač mora dokazati da gotova cijev još uvijek zadovoljava zahtjeve mehaničkih svojstava naručenog razreda i uvjeta isporuke, uključujući raspon granice razvlačenja, raspon rastezne čvrstoće, istezanje i, gdje je navedeno, udarnu žilavost.
To je praktična granica za hladno valjani X52. Hladno valjana cijev koja je žarena ili normalizirana gubi čvrstoću koju pridonosi hladni rad i vraća se prema svojstvima osnovnog čelika. Da bi se postigla minimalna granica razvlačenja od 359 MPa nakon žarenja, kemijski sastav i obrada moraju biti odabrani zajedno, a rezultat se mora dokazati ispitivanjem na vlačnost i udar, a ne pretpostavljati iz hladno valjanog stanja.
Praktične smjernice za kupce i inženjere procesa
Izričito naručite uvjet isporuke. Ako čvrstoća treba proizaći iz toplinske obrade, navedite X52Q ili X52N umjesto hladno valjanog proizvoda.
Upotrijebite smanjenje naprezanja umjesto potpunog žarenja kada je cilj samo smanjiti zaostalo naprezanje nakon hladne obrade uz očuvanje većine čvrstoće hladne obrade.
Izbjegavajte tretiranje hladno obrađenog ugljično-manganskog čelika u rasponu od 200-350 stupnjeva C, gdje starenje zbog naprezanja i plava lomljivost mogu smanjiti žilavost bez ikakve vidljive promjene izgleda.
Potvrdite konačna svojstva ispitivanjem na rastezanje i udar na toplinski obrađenoj cijevi, a ne prenošenjem vrijednosti iz certifikata mlina za osnovne metale.
Zabilježite kvalificirani postupak s brojem zagrijavanja tako da se ponovljeni nalozi mogu reproducirati.
FAQ
P: Može li se hladno valjana cijev X52 toplinski tretirati i dalje prodavati kao X52?
Da, ali ne automatski. Žarenje i normalizacija rekristaliziraju hladno obrađenu strukturu, tako da se gubi čvrstoća dobivena hladnim valjanjem. Cijev se mora ispitati prema naručenom stupnju i uvjetima isporuke prije nego što se može označiti X52.
P: Koja je toplinska obrada najbolja za hladno valjanu X52 cijev?
Ovisi o namjeni. Ublažavanje naprezanja na 550-650 stupnjeva C koristi se kada je zaostalo naprezanje problem i kada se čvrstoća mora zadržati. Normalizacija na 870-920 stupnjeva C koristi se kada su ujednačena struktura i predvidljiva svojstva važnija od visoke čvrstoće.
P: Mijenja li toplinska obrada kemijski sastav čelika?
Ne. Toplinska obrada mijenja mikrostrukturu, a time i mehanička svojstva, ali kemijski sastav čelika ostaje kako je navedeno u toplinskoj analizi. Potrebno je kontrolirati samo površinsku oksidaciju i dekarburizaciju.
P: Koja svojstva treba provjeriti nakon toplinske obrade?
Vlačna čvrstoća, granica tečenja i istezanje iz ispitnog komada uzetog iz tretirane cijevi, plus udarna žilavost tamo gdje to zahtijeva specifikacija. Ispitivanje tvrdoće je korisna dopunska provjera ujednačenosti duž duljine.
P: Je li kaljenje i temperiranje prikladno za X52 cjevovod?
Da. Kaljena i poboljšana isporuka, označena kao X52Q, priznata je opcija API 5L. Obično se izvodi u tvornici cijevi prema kvalificiranom postupku, a ne kao sekundarna operacija na gotovoj hladno valjanoj cijevi.
P: Može li se toplinski obrađena cijev poslije savijati ili zavarivati?
Da, s pažnjom. Zavarivanje uvodi novu zonu pod utjecajem topline čija se svojstva razlikuju od tretiranog tijela cijevi, tako da je obično potrebna kvalifikacija postupka zavarivanja i, za kritične vodove, lokalna toplinska obrada nakon-zavarivanja.
