ما الذي يجب فعله عند انتهاء تبريد الأنابيب الفولاذية ذات القطر الكبير؟

(1) عند انتهاء عملية التبريد، أي عندما تتساوى درجة حرارة الطبقة السطحية واللب، يختفي التشوه المرن في كليهما ويعودان إلى حالتهما الأصلية. وعلى الرغم من تولد إجهاد حراري لحظي أثناء عملية التبريد، فإن الإجهاد الحراري المتبقي يساوي صفرًا بعد توقف التبريد.

(2) بالطبع، هذه حالة خاصة نوعًا ما. نظرًا للإجهاد الحراري الكبير المتولد في المرحلة المبكرة من عملية التبريد، عندما يكون الفولاذ لا يزال عند درجة حرارة عالية نسبيًا ويتمتع بلدونة جيدة، فإن الإجهاد الحراري سيتجاوز مقاومة الخضوع لـأنبوب فولاذي ذو قطر كبيرمما يؤدي إلى توتر على السطح وضغط في المركز. ويحدث تشوه لدن، مما يخفف الإجهاد الحراري.

(3) عندما يستمر التبريد، يتباطأ معدل تبريد الطبقة السطحية، بينما يزداد معدل تبريد القلب، ويقل فرق درجة الحرارة بين الطبقة السطحية والقلب تدريجيًا بعد قيمة كبيرة، ويتناسب انخفاض الإجهاد الحراري المؤثر على الطبقة السطحية والقلب أيضًا مع هذا الانخفاض.

(4) مع ذلك، يلعب التشوه البلاستيكي المُسبق المذكور أعلاه دورًا في تقليل الإجهاد الحراري الكبير. عندما يكون هناك فرق كبير في درجة الحرارة، يقترب الإجهاد الحراري من الصفر. في هذه الحالة، لم يبرد القلب تمامًا بعد، وسيستمر في الانكماش أثناء التبريد، مما يؤدي إلى انعكاس الإجهاد الحراري، مُشكلاً إجهادًا حراريًا يتم فيه ضغط السطح وتمدد القلب.

(5) لذلك، بعد التبريد الكامل، ستُظهر الطبقة السطحية إجهاد انضغاطي متبقٍ كبير نسبيًا، بينما سيُظهر اللب إجهاد شد متبقٍ. بعد صب الفولاذ المنصهر في القالب، وبسبب امتصاص القالب للحرارة، تنخفض درجة حرارة الفولاذ المنصهر تدريجيًا، ويتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بين خط السيولة وخط الطور الصلب. تُسمى هذه العملية بعملية التصلب، وتُسمى هذه الفترة الانتقالية بالتصلب.

(6) تحدث خلال فترة التصلب ظواهر مثل تجويف الانكماش، ومسامية الانكماش، والتشقق الحراري، والانفصال، والمسامات المختلفة، والشوائب في أنابيب الصلب ذات الأقطار الكبيرة. لذا، من الأهمية بمكان فهم ودراسة قانون التصلب والتحكم فيه للحصول على مصبوبات ممتازة وكثيفة.