Ống thép không chỉ được sử dụng để vận chuyển chất lỏng và chất rắn dạng bột, trao đổi năng lượng nhiệt, chế tạo các bộ phận cơ khí và thùng chứa, mà còn là một loại thép kinh tế. Sử dụng ống thép để làm khung kết cấu, cột và giá đỡ cơ khí trong xây dựng có thể giảm trọng lượng, tiết kiệm 20-40% kim loại và cho phép thi công cơ giới hóa như trong nhà máy. Sử dụng ống thép để làm cầu đường bộ không chỉ tiết kiệm thép và đơn giản hóa thi công mà còn giảm đáng kể diện tích lớp phủ bảo vệ, tiết kiệm chi phí đầu tư và bảo trì.Ống thép đường kính lớnỐng thép có tiết diện rỗng và chiều dài lớn hơn nhiều so với đường kính hoặc chu vi. Theo hình dạng mặt cắt ngang, chúng được chia thành ống thép tròn, vuông, chữ nhật và ống thép hình dạng đặc biệt; theo vật liệu, chúng được chia thành ống thép kết cấu cacbon, ống thép kết cấu hợp kim thấp, ống thép hợp kim và ống thép composite; theo mục đích sử dụng, chúng được chia thành đường ống vận chuyển, kết cấu công trình, ống thép cho thiết bị nhiệt, công nghiệp hóa dầu, sản xuất máy móc, khoan địa chất, thiết bị áp suất cao, v.v.; theo quy trình sản xuất, chúng được chia thành ống thép liền mạch và ống thép hàn, trong đó ống thép liền mạch được chia thành hai loại: cán nóng và cán nguội (kéo), ống thép hàn được chia thành ống thép hàn đường thẳng và ống thép hàn đường xoắn ốc.
Trước tiên, quy trình xử lý nhiệt đối với ống thép đường kính lớn là gì?
(1) Trong quá trình xử lý nhiệt, nguyên nhân gây ra sự thay đổi hình dạng hình học của các ống thép đường kính lớn là do tác động của ứng suất xử lý nhiệt. Ứng suất xử lý nhiệt là một vấn đề tương đối phức tạp. Nó không chỉ là nguyên nhân gây ra các khuyết tật như biến dạng và nứt mà còn là một phương tiện quan trọng để cải thiện độ bền mỏi và tuổi thọ của các chi tiết gia công.
(2) Do đó, điều quan trọng là phải hiểu cơ chế và quy luật thay đổi của ứng suất xử lý nhiệt và nắm vững các phương pháp kiểm soát ứng suất bên trong. Ứng suất xử lý nhiệt đề cập đến ứng suất được tạo ra bên trong phôi do các yếu tố xử lý nhiệt (quá trình nhiệt và quá trình biến đổi cấu trúc).
(3) Nó tự cân bằng trong toàn bộ hoặc một phần thể tích của phôi, vì vậy nó được gọi là ứng suất bên trong. Ứng suất xử lý nhiệt được chia thành ứng suất kéo và ứng suất nén theo bản chất tác dụng của nó; nó có thể được chia thành ứng suất tức thời và ứng suất dư theo thời gian tác dụng của nó; và nó có thể được chia thành ứng suất nhiệt và ứng suất mô theo nguyên nhân hình thành của nó.
(4) Ứng suất nhiệt được gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ đồng thời ở các phần khác nhau của phôi trong quá trình nung nóng hoặc làm nguội. Ví dụ, đối với phôi rắn, bề mặt luôn nóng lên nhanh hơn lõi khi nung nóng và lõi nguội đi chậm hơn bề mặt khi làm nguội. Điều này là do sự hấp thụ và tản nhiệt được dẫn truyền qua bề mặt.
(5) Đối với các ống thép đường kính lớn có thành phần và trạng thái tổ chức không thay đổi, ở các nhiệt độ khác nhau, miễn là hệ số giãn nở tuyến tính không bằng không, thể tích riêng sẽ thay đổi. Do đó, trong quá trình nung nóng hoặc làm nguội, sẽ có một khoảng trống giữa bề mặt và tâm của phôi. Ứng suất căng bên trong tương hỗ. Rõ ràng, chênh lệch nhiệt độ sinh ra bên trong phôi càng lớn thì ứng suất nhiệt càng lớn.
Thứ hai, làm thế nào để làm nguội các ống thép đường kính lớn sau quá trình tôi?
(1) Trong quá trình tôi, phôi cần được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn và làm nguội với tốc độ nhanh hơn. Do đó, trong quá trình tôi, đặc biệt là trong quá trình làm nguội tôi, sẽ sinh ra ứng suất nhiệt lớn. Khi một quả cầu thép có đường kính 26 mm được làm nguội trong nước sau khi được nung nóng ở 700°C, nhiệt độ thay đổi ở bề mặt và lõi.
(2) Trong giai đoạn đầu của quá trình làm nguội, tốc độ làm nguội của bề mặt cao hơn đáng kể so với tốc độ làm nguội của lõi, và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi liên tục tăng lên. Khi quá trình làm nguội tiếp tục, tốc độ làm nguội của bề mặt chậm lại, trong khi tốc độ làm nguội của lõi tăng lên tương đối. Khi tốc độ làm nguội của bề mặt và lõi gần bằng nhau, chênh lệch nhiệt độ của chúng đạt giá trị lớn.
(3) Sau đó, tốc độ làm nguội của lõi lớn hơn tốc độ làm nguội của bề mặt và chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi giảm dần cho đến khi chênh lệch nhiệt độ biến mất khi lõi hoàn toàn nguội. Quá trình tạo ra ứng suất nhiệt trong quá trình làm nguội nhanh.
(4) Trong giai đoạn đầu của quá trình làm nguội, lớp bề mặt nguội đi nhanh chóng và bắt đầu xuất hiện sự chênh lệch nhiệt độ giữa lớp này và lõi. Do đặc tính vật lý của sự giãn nở và co lại do nhiệt, thể tích bề mặt phải co lại một cách chắc chắn, nhưng nhiệt độ lõi vẫn cao và thể tích riêng lớn, điều này sẽ ngăn cản bề mặt co lại tự do vào bên trong, do đó tạo ra ứng suất nhiệt trong đó bề mặt bị kéo giãn và lõi bị nén.
(5) Khi quá trình làm nguội diễn ra, chênh lệch nhiệt độ nói trên tiếp tục tăng lên, và ứng suất nhiệt sinh ra cũng tăng lên tương ứng. Khi chênh lệch nhiệt độ đạt giá trị lớn, ứng suất nhiệt cũng lớn. Nếu ứng suất nhiệt lúc này thấp hơn giới hạn chảy của thép ở nhiệt độ tương ứng, nó sẽ không gây ra biến dạng dẻo mà chỉ gây ra một lượng biến dạng đàn hồi nhỏ.
(6) Khi tiếp tục làm nguội, tốc độ làm nguội của bề mặt chậm lại và tốc độ làm nguội của lõi tăng lên tương ứng, chênh lệch nhiệt độ có xu hướng giảm và ứng suất nhiệt giảm dần. Khi ứng suất nhiệt giảm, biến dạng đàn hồi nêu trên cũng giảm theo.
Thời gian đăng bài: 05/09/2023