Què és el tractament tèrmic de canonades i per què és important?
El tractament tèrmic és un procés controlat d'escalfament de canonades d'acer a una temperatura específica, mantenint-la a aquesta temperatura durant un temps determinat i després refredant-se a una velocitat controlada. El propòsit és alterar la microestructura de l'acer, canviant així les seves propietats mecàniques - resistència, duresa, tenacitat i ductilitat. El tractament tèrmic és essencial per assolir les propietats especificades requerides per normes com ASTM, API i EN. Sense un tractament tèrmic adequat, és possible que la canonada d'acer no compleixi els requisits mínims de límit elàstic, que no tingui duresa per al servei a baixa-temperatura o que tingui una duresa excessiva que provoqui esquerdes o fallades induïdes per l'hidrogen-.
La necessitat de tractament tèrmic sorgeix en diferents etapes de producció de canonades. Després de la laminació en calent o estirat en fred, la microestructura-formada normalment no és-uniforme i pot contenir fases no desitjades. El tractament tèrmic homogeneïtza l'estructura i alleuja les tensions internes. Després de la soldadura, la-zona afectada per la calor (HAZ) pot tenir una microestructura endurida o fragilitzada que requereix un tractament tèrmic posterior a la-soldadura (PWHT) per restaurar les propietats. Els estàndards com l'A106 Gr.B requereixen la condició normalitzada per a determinades mides, mentre que l'API 5L X60 i posteriors solen requerir trempada i trempat (Q&T) per a graus d'alta-resistència.
Normalitzant
La normalització consisteix a escalfar la canonada a una temperatura d'aproximadament 30-50 graus per sobre de la temperatura de transformació Ac3 (la temperatura a la qual la ferrita es transforma completament en austenita), mantenir-la per garantir una austenitització completa i, després, refredar-la en aire tranquil. Per a l'acer al carboni (A106 Gr.B), la temperatura de normalització sol ser de 870-930 graus. El refredament lent a l'aire produeix una microestructura de ferrita-perlita fina amb una mida de gra uniforme. La normalització perfecciona l'estructura del gra enrotllat, homogeneïtza la composició química i millora la tenacitat en comparació amb la condició enrotllada.
Les canonades que normalment requereixen normalització inclouen A106 Gr.B (condició de lliurament estàndard per a mides amb gruix de paret > 19 mm), A333 Gr.6 canonada de baixa -temperatura (la normalització garanteix l'estructura de gra fi necessària per a la resistència a l'impacte a baixa-temperatura) i molts graus d'acer al carboni per al servei general de pressió. El procés de normalització també millora la mecanització creant una microestructura uniforme i relativament suau. Després de la normalització, la canonada té propietats mecàniques consistents al llarg de la seva longitud i circumferència, la qual cosa és essencial per a un rendiment previsible sota pressió.
Apagat
L'extinció consisteix a escalfar la canonada a la temperatura d'austenització (normalment 850-950 graus per a l'acer al carboni, 1040-1080 graus per a l'acer aliat P91/P92) i després refredar-se ràpidament en un medi d'extinció - aigua, oli o solució de polímer. El refredament ràpid suprimeix la transformació controlada per difusió a perlita i, en canvi, afavoreix la formació de martensita, una microestructura dura i d'alta resistència. La velocitat de refredament ha de superar la velocitat de refrigeració crítica per a la composició específica d'acer per aconseguir la transformació completa de la martensita. L'extinció de l'aigua proporciona la velocitat de refredament més ràpida, però pot causar distorsió o esquerdes. L'extinció d'oli i polímer ofereix un refredament més lent i controlat amb un risc reduït d'esquerdes.
Les canonades que requereixen temprament inclouen graus-API 5L d'alta resistència (X60 a X80) on s'han d'aconseguir uns límits de fluència mínims de 414-552 MPa, i graus API 5CT de carcassa i tubs (N80, L80, P110) per al servei de pous de petroli. L'elecció del mitjà d'extinció depèn de la composició de l'acer i la geometria del tub. Per a canonades de paret gruixuda, pot ser que calgui apagar l'aigua per aconseguir una velocitat de refrigeració suficient al centre de la paret, mentre que la canonada de paret prima pot utilitzar oli o polímer per reduir el risc de distorsió.
Temperament
El tremp es realitza immediatament després de l'extinció i consisteix a reescalfar la canonada a una temperatura inferior a la temperatura de transformació Ac1 (normalment 500-750 graus segons el grau), mantenir-la durant un temps especificat i després refredar-la. El tremp alleuja les tensions internes creades durant l'extinció, redueix la duresa a un nivell especificat i millora la tenacitat permetent la descomposició parcial de la martensita en martensita temperada. Sense temperar, la canonada apagada seria massa fràgil per al servei i seria susceptible de trencar-se sota pressió o impacte.
El temperat a baixa-temperatura (150-300 graus) proporciona una reducció mínima de la duresa alhora que manté una alta resistència, que s'utilitza per a alguns graus de-alta resistència. El tremp a alta -temperatura (600-750 graus) redueix significativament la duresa, però millora considerablement la tenacitat, que s'utilitza per a graus que requereixen un equilibri de resistència i tenacitat, com ara API 5L X65/X70. La combinació de trempat seguit de temperat (Q&T) és un procés estàndard per a les qualitats de canonades d'alta resistència, que proporciona propietats mecàniques significativament millors que les que es poden aconseguir mitjançant la normalització sola.
Recuit
El recuit complet implica l'escalfament al rang d'austenitització, un refredament lent al forn per produir una estructura de perlita gruixuda i un refredament a temperatura ambient. El recuit complet produeix la resistència més baixa i la condició de ductilitat més alta. Poques vegades s'utilitza per a la producció de canonades estàndard, però es pot aplicar per a operacions de conformació severes o per alleujar la tensió de components fabricats complexos. El recuit d'alleujament de tensió (també anomenat recuit de procés) es realitza a 550-650 graus per a l'acer al carboni, per sota de la temperatura de transformació, per alleujar les tensions residuals de l'embutició en fred o la conformació en fred sense afectar significativament les propietats mecàniques. El recuit esferoïdal (aixecaments llargs just per sota d'Ac1) transforma les plaquetes de carbur en partícules esferoïdals, millorant considerablement la mecanització de canonades que requereixen un mecanitzat extens. El recuit també s'utilitza per a canonades de precisió (estirat en fred) després de l'operació d'estirat en fred per restaurar la ductilitat i alleujar l'enduriment del treball; vegeu el nostreGuia de canonades de precisió vs estàndard.
Taula de comparació de tractament tèrmic
| Procés | Temp. de calefacció | Mètode de refrigeració | Microestructura | Força | Duresa |
|---|---|---|---|---|---|
| Normalitzant | Ac{0}} grau | Encara aire | Perlita fina + ferrita | Mitjana | Bé |
| Apagat | Ac{0}} grau | Aigua/oli/polímer | martensita | Molt alt | Baix (-apagat) |
| Temperament | Per sota d'Ac1 (500-750 graus) | Aire o forn | Martensita temperada | Alt-Mitjà | Excel·lent |
| Recuit complet | Ac{0}} grau | Forn de refredament lent | Perlita gruixuda | Baixa | Moderat |
| Alleujar l'estrès | 550-650 graus | Refredament lent | Cap canvi | Cap canvi | Millora |
Tractament tèrmic per material
La canonada d'acer al carboni (A106 Gr.B) es subministra normalment en condicions normalitzades per a mides que requereixen tractament tèrmic, o en condicions-enrotllades per a parets primes-menys. La canonada de línia API 5L es pot subministrar en condicions normalitzades, enrotllades normalitzadores o Q&T depenent del grau i el gruix de la paret. Els graus superiors (X60 i superiors) solen requerir Q&T o processament controlat termomecànic (TMCP). El tub d'acer d'aliatge (A335 P11, P22, P91) sempre es subministra en condicions normalitzades i temperades. P91 requereix un control precís de la temperatura de normalització (1040-1080 graus) i tremp (730-780 graus) per desenvolupar l'estructura de martensita temperada optimitzada amb precipitats fins de carbonitrur de vanadi i niobi que proporcionen la seva excepcional resistència a la fluència. La canonada d'acer inoxidable (304/316) requereix un recuit de la solució a 1010-1120 graus seguit d'un refredament ràpid (extinció d'aigua o refrigeració ràpida per aire) per evitar la precipitació de carbur de crom que reduiria la resistència a la corrosió.
Equips de tractament tèrmic i control
S'utilitzen dos tipus de forns principals per al tractament tèrmic de canonades: forns de sol de rodets continus (per a la producció de grans-volums de mides estàndard) i forns de fons de carro-per lots (per a canonades de gran-diàmetre, paret-gruixuda o d'aliatge especial). La uniformitat de la temperatura és crítica: el forn ha de mantenir la temperatura dins de ± 10 graus del punt de consigna a tota la zona de treball. Els forns moderns utilitzen diversos termoparells connectats a sistemes de control automatitzats que registren corbes de temperatura-temps per a cada cicle de tractament tèrmic. Aquests registres proporcionen traçabilitat per demostrar que cada canonada o lot va rebre el tractament tèrmic especificat. Després del tractament tèrmic, les canonades poden necessitar redreçar-les per corregir la distorsió. Normalment, això es fa en una planxa de 7-rodolls o 9 rotlles, seguit de proves de duresa per verificar que el tractament tèrmic va ser eficaç.
Defectes del tractament tèrmic
Un tractament tèrmic inadequat pot introduir defectes. El sobreescalfament o la crema es produeix quan la temperatura supera el màxim recomanat, provocant un engrossiment del gra i una fusió incipient als límits del gra. La descarburació és la pèrdua de carboni de la capa superficial, formant una capa suau i baixa en carboni-que redueix la resistència a la fatiga. Les esquerdes d'extinció són el resultat d'un refredament excessivament ràpid o de concentracions d'esforç geomètric, més freqüents en parets gruixudes o canonades de secció-complexa. La falta d'-uniformitat de la duresa pot ser el resultat d'una temperatura desigual del forn, d'un refredament no-uniforme o de variacions en la composició química dins de la calor. Aquests defectes es poden detectar mitjançant proves de duresa, examen metal·logràfic i mètodes NDT superficials.
La nostra capacitat de tractament tèrmic
ManufacturerPipe opera modernes instal·lacions de tractament tèrmic capaços de normalitzar, Q&T i alleujar l'estrès per a canonades d'1/2 "a 48" de diàmetre. Els nostres forns tenen un control precís de la temperatura amb un registre de temperatura-complet per a una traçabilitat completa. Podem executar tots els cicles estàndard de tractament tèrmic per a acer al carboni, acer aliat i tubs d'acer inoxidable segons els requisits d'ASTM, API i EN.
Necessites serveis de tractament tèrmic?
Poseu-vos en contacte amb el nostre equip per a la selecció de processos de tractament tèrmic i preus competitius en serveis de normalització, Q&T i recuit.
Obteniu un pressupost
Categories de productes
