Ghidul procesului de tratare termică a țevilor de oțel

Ce este tratamentul termic pentru conducte și de ce contează?

Tratamentul termic este un proces controlat de încălzire a țevii de oțel la o anumită temperatură, menținerea acelei temperaturi pentru un timp specificat și apoi răcirea la o viteză controlată. Scopul este de a modifica microstructura oțelului, modificându-i astfel proprietățile mecanice - rezistență, duritate, tenacitate și ductilitate. Tratamentul termic este esențial pentru atingerea proprietăților specificate cerute de standarde precum ASTM, API și EN. Fără un tratament termic adecvat, țeava de oțel poate să nu îndeplinească cerințele minime de curgere, să nu aibă rezistență pentru funcționarea la temperaturi scăzute-sau să aibă o duritate excesivă care să conducă la fisurare sau la defecțiuni induse de hidrogen-.

Necesitatea tratamentului termic apare în diferite etape ale producției de țevi. După laminare la cald sau trasare la rece, microstructura-formată este de obicei neuniformă și poate conține faze nedorite. Tratamentul termic omogenizează structura și ameliorează tensiunile interne. După sudare, zona afectată de căldură (HAZ) poate avea o microstructură întărită sau fragilizată care necesită tratament termic post-sudare (PWHT) pentru a restabili proprietățile. Standardele precum A106 Gr.B necesită condiția normalizată pentru anumite dimensiuni, în timp ce API 5L X60 și mai sus necesită de obicei călire și revenire (Q&T) pentru clase de rezistență înaltă.

Normalizarea

Normalizarea implică încălzirea conductei la o temperatură cu aproximativ 30-50 de grade peste temperatura de transformare Ac3 (temperatura la care ferita se transformă complet în austenită), menținerea pentru a asigura austenitizarea completă și apoi răcirea în aer nemișcat. Pentru oțelul carbon (A106 Gr.B), temperatura de normalizare este de obicei de 870-930 de grade . Răcirea lentă în aer produce o microstructură de ferită-perlită fină, cu granulație uniformă. Normalizarea rafinează structura granulelor așa cum este laminată, omogenizează compoziția chimică și îmbunătățește tenacitatea în comparație cu starea laminată.

Țevile care necesită în mod obișnuit normalizare includ A106 Gr.B (condiție standard de livrare pentru dimensiuni cu grosimea peretelui > 19 mm), țeavă A333 Gr.6 la temperatură joasă-(normalizarea asigură structura de granulație fină necesară pentru rezistența la impact la temperaturi scăzute-) și multe clase de oțel carbon pentru serviciul general la presiune. Procesul de normalizare îmbunătățește, de asemenea, prelucrabilitatea prin crearea unei microstructuri uniforme, relativ moale. După normalizare, conducta are proprietăți mecanice consistente de-a lungul lungimii și circumferinței sale, ceea ce este esențial pentru o performanță previzibilă sub presiune.

stingere

Călirea implică încălzirea țevii la temperatura de austenitizare (de obicei 850-950 grade pentru oțel carbon, 1040-1080 grade pentru oțel aliat P91/P92) și apoi răcirea rapidă într-un mediu de stingere - apă, ulei sau soluție de polimer. Răcirea rapidă suprimă transformarea controlată prin difuzie în perlit și în schimb favorizează formarea martensitei, o microstructură dură, de înaltă rezistență. Viteza de răcire trebuie să depășească viteza critică de răcire pentru compoziția specifică de oțel pentru a obține transformarea completă a martensitei. Călirea cu apă oferă cea mai rapidă viteză de răcire, dar poate provoca distorsiuni sau crăpare. Călirea cu ulei și polimer oferă o răcire mai lentă și mai controlată, cu risc redus de crăpare.

Țevile care necesită călire includ clase-API 5L de înaltă rezistență (X60 până la X80) unde trebuie atinse limite de curgere minime de 414-552 MPa și clase API 5CT pentru carcasa și tubulatura (N80, L80, P110) pentru service-ul puțurilor de petrol. Alegerea mediului de călire depinde de compoziția oțelului și de geometria țevii. Pentru țeava cu perete gros, poate fi necesară stingerea cu apă pentru a obține o rată suficientă de răcire în centrul peretelui, în timp ce țeava cu pereți subțiri poate folosi ulei sau polimer pentru a reduce riscul de denaturare.

temperare

Revenirea se efectuează imediat după călire și implică reîncălzirea țevii la o temperatură sub temperatura de transformare Ac1 (de obicei 500-750 de grade în funcție de grad), menținerea pentru un timp specificat și apoi răcirea. Revenirea ameliorează tensiunile interne create în timpul călirii, reduce duritatea la un nivel specificat și îmbunătățește tenacitatea permițând descompunerea parțială a martensitei în martensită temperată. Fără călire, țeava stinsă ar fi prea fragilă pentru funcționare și ar fi susceptibilă de a se fisura sub presiune sau impact.

Călirea la-temperatură scăzută (150-300 de grade) asigură o reducere minimă a durității, menținând în același timp rezistența ridicată, utilizată pentru unele clase de-rezistență ridicată. Revenirea la temperatură înaltă-(600-750 grade) reduce semnificativ duritatea, dar îmbunătățește foarte mult duritatea, utilizată pentru grade care necesită un echilibru între rezistență și duritate, cum ar fi API 5L X65/X70. Combinația de călire urmată de călire (Q&T) este un proces standard pentru tipurile de țevi de înaltă rezistență, oferind proprietăți mecanice semnificativ mai bune decât pot fi obținute doar prin normalizare.

Recoacerea

Recoacere completă implică încălzirea la intervalul de austenitizare, răcirea lentă în cuptor pentru a produce o structură grosieră de perlită și răcirea la temperatura camerei. Recoacere completă produce cea mai scăzută rezistență și cea mai mare ductilitate. Este rar utilizat pentru producția standard de țevi, dar poate fi aplicat pentru operațiuni severe de formare sau pentru reducerea tensiunilor componentelor fabricate complexe. Recoacere de reducere a tensiunilor (numită și recoacere de proces) este efectuată la 550-650 de grade pentru oțelul carbon, sub temperatura de transformare, pentru a elibera tensiunile reziduale de la trefilarea la rece sau formarea la rece fără a afecta semnificativ proprietățile mecanice. Recoacere cu sferoidizare (reține lungi chiar sub Ac1) transformă trombocitele de carbură în particule sferoidale, îmbunătățind considerabil prelucrabilitatea țevilor care necesită prelucrare extinsă. Recoacerea este, de asemenea, utilizată pentru țevile de precizie (trasă la rece) după operația de tragere la rece pentru a restabili ductilitatea și a ușura întărirea prin lucru - vezi noastreGhid de precizie vs standard pentru conducte.

Tabel de comparație a tratamentului termic

Tratament termic pe material

Țeava din oțel carbon (A106 Gr.B) este de obicei furnizată în stare normalizată pentru dimensiunile care necesită tratament termic sau în stare-laminată pentru dimensiuni mai mici-pereți subțiri. Conducta de linie API 5L poate fi furnizată în stare normalizată, laminată de normalizare sau Q&T, în funcție de grad și grosimea peretelui. Calitățile superioare (X60 și mai sus) necesită de obicei Q&T sau procesare controlată termomecanic (TMCP). Țeava din oțel aliat (A335 P11, P22, P91) este întotdeauna furnizată în stare normalizată și călită. P91 necesită un control precis al temperaturii de normalizare (1040-1080 grade ) și revenire (730-780 grade ) pentru a dezvolta structura de martensite temperată optimizată cu precipitate fine de carbonitrură de vanadiu-niobiu care îi conferă rezistența excepțională la fluaj. Țeava din oțel inoxidabil (304/316) necesită recoacere cu soluție la 1010-1120 grade urmată de răcire rapidă (stingerea cu apă sau răcirea rapidă cu aer) pentru a preveni precipitarea carburii de crom care ar reduce rezistența la coroziune.

Echipamente de tratare termică și control

Două tipuri principale de cuptoare sunt utilizate pentru tratarea termică a țevilor: cuptoare cu vatră cu role continue (pentru producția de-volum mare de dimensiuni standard) și cuptoare cu fund-batch (pentru țevi cu diametru-mare, perete-gros sau aliaj special). Uniformitatea temperaturii este critică: cuptorul trebuie să mențină temperatura în ±10 grade față de punctul de referință în întreaga zonă de lucru. Cuptoarele moderne folosesc mai multe termocupluri conectate la sisteme de control automate care înregistrează curbe de timp-temperatură pentru fiecare ciclu de tratament termic. Aceste înregistrări oferă trasabilitate pentru a demonstra că fiecare conductă sau lot a primit tratamentul termic specificat. După tratamentul termic, țevile pot necesita îndreptare pentru a corecta deformarea. Acest lucru se face de obicei într-o placă de îndreptat cu rulouri încrucișate cu 7-role sau 9 role, urmată de testarea durității pentru a verifica că tratamentul termic a fost eficient.

Defecte de tratament termic

Tratamentul termic necorespunzător poate introduce defecte. Supraîncălzirea sau arderea apare atunci când temperatura depășește maximul recomandat, determinând îngroșarea boabelor și topirea incipientă la limitele boabelor. Decarburarea este pierderea de carbon din stratul de suprafață, formând un strat moale, cu conținut scăzut de carbon-care reduce rezistența la oboseală. Fisurile de stingere rezultă din răcirea excesiv de rapidă sau concentrațiile de tensiuni geometrice, cel mai frecvent în-pereții grosi sau în țevi cu secțiuni-complexe. Ne-uniformitatea durității poate rezulta din temperatura neuniformă a cuptorului, răcirea ne-uniformă sau variații ale compoziției chimice în interiorul căldurii. Aceste defecte pot fi detectate prin testarea durității, examinarea metalografică și metodele NDT la suprafață.

Capacitatea noastră de tratament termic

ManufacturerPipe operează instalații moderne de tratare termică capabile să normalizeze, Q&T și să elibereze stresul pentru țevi cu diametrul de la 1/2" la 48". Cuptoarele noastre au un control precis al temperaturii cu înregistrarea temperaturii-întreaga perioadă pentru o trasabilitate completă. Putem executa toate ciclurile standard de tratament termic pentru oțel carbon, oțel aliat și țevi din oțel inoxidabil conform cerințelor ASTM, API și EN.

Aveți nevoie de servicii de tratament termic?

Contactați echipa noastră pentru selectarea procesului de tratare termică și prețuri competitive pentru servicii de normalizare, Q&T și recoacere.

Categorii de produse

• Teava din otel inoxidabil
• Teava din otel carbon
• Teava de otel aliat
• Teava Galvanizata