Waarom warmtebehandelingslijnen bepalend zijn voor de kwaliteit van de leidingen
Voor behuizingen, buizen, lijnleidingen en drukleidingen worden de mechanische eigenschappen die de klant test, gecreëerd in de warmtebehandelingslijn in plaats van in de walserij. Een productielijn voor warmtebehandeling neemt pijp die is gevormd en gelast of doorboord, verwarmt deze opnieuw tot de juiste austenitistemperatuur, blust deze met een gecontroleerde snelheid en tempert deze vervolgens om de gespecificeerde combinatie van vloeigrens, treksterkte, rek, hardheid en slagvastheid te bereiken.
Omdat de eisen van normen als API 5CT en de diverse ASTM-buisspecificaties worden geverifieerd op de afgewerkte lengte, moet elke fase van de lijn herhaalbaar zijn. De indeling van de oven, de manier waarop de pijp wordt getransporteerd en de uniformiteit van de blusspray bepalen of een molen over een hele order een smalle bandbreedte kan behouden.
Voordelen van de lopende-balkoven
De loop{0}}oven is het oventype dat het meest wordt gebruikt in warmtebehandelingslijnen voor buizen, en de voordelen ervan vloeien rechtstreeks voort uit de manier waarop deze de werklast overbrengt.
Hoge output. Een loop{1}}oven is een continue oven, dus de doorvoer per uur kan meer dan 50 ton bedragen op een goed-belaste lijn, en kan een breed scala aan pijpdiameters en -lengtes verwerken zonder-de oven opnieuw in te stellen.
Snelle, gelijkmatige verwarming. De oven wordt gestookt met gas of vloeibare brandstof en brengt warmte over naar de pijp door zowel straling als convectie. De leidingen rusten in verhoogde positie op vaste en loopbalken, zodat ze omgeven zijn door heet gas en niet op een koude plek liggen.
Uniforme buistemperatuur. De temperatuuruniformiteit over de gehele-lengte bij de uitgang van de oven wordt binnen een smalle band rond het instelpunt gehouden, gewoonlijk binnen ongeveer plus of min 15 graden Celsius. Uniformiteit wordt bereikt doordat elke voorwaartse stap van de loopbalk de pijp over een kleine hoek roteert, zodat geen enkel vlak van de pijp richting de branders blijft.
Lage vervorming. Omdat de thermische cyclus gelijkmatig is, zijn de kromming en ovaliteit bij de uitgang van de oven klein. Hierdoor wordt de dimensionele toestand gecreëerd die nodig is voor een rechte afschrikking en voor later op maat maken en rechttrekken.
Eenvoudige bediening en automatisering. De toestand van de brander en de positie van de pijp in de oven kunnen gemakkelijk worden waargenomen, de stapcyclus kan worden gesynchroniseerd met de afschrik- en tempersecties, en de hele reeks kan worden uitgevoerd vanuit één enkel besturingssysteem.
Typische lijnconfiguratie
| Fase | Functie- en controlepunten |
|---|---|
| Oplaadtafel | Pijp geïdentificeerd door hittenummer, afstand ingesteld voor gelijkmatige blootstelling aan de ovenatmosfeer |
| Austenitiserende oven | Transport van loop-balken, instelpunt en inweektijd afgestemd op niveau, wanddikte en specificatie |
| Afschrikeenheid | Extern of intern-externe spray, watertemperatuur, stroom en druk worden geregeld voor een reproduceerbare koelsnelheid |
| Temperoven | Tempertemperatuur en -tijd gekozen om te voldoen aan de gespecificeerde vloeigrens en hardheidsband |
| Koelbed | Gecontroleerde luchtkoeling om een tweede, ongecontroleerde thermische cyclus te voorkomen |
| Rechttrekken en dimensioneren | Roterend of persgericht richten tot de toegestane rechtheidstolerantie |
| Inspectie | Niet-destructief onderzoek, hardheidsonderzoek, mechanisch testen op het monster en hydrostatisch testen |
Effecten op de uiteindelijke buiseigenschappen
Tempertemperatuur is de belangrijkste hefboom voor sterkte. Lagere tempertemperaturen verhogen de vloei- en treksterkte, maar verminderen de rek en taaiheid; hogere temperaturen doen het tegenovergestelde. De lijn moet daarom worden bediend binnen een raam waarin tegelijkertijd aan de sterkte-eis, de hardheidsgrens en de impact-eis wordt voldaan. Voor hardheidsklassen met een hardheidsplafond, zoals de gecontroleerde-hardheidskwaliteiten voor omhulsels en buizen, is de tempereercyclus ook het belangrijkste middel om het eindproduct onder de limiet te houden.
De koelsnelheid tijdens het afschrikken regelt de hardbaarheid. Een te langzame afschrikking laat een zachte, ferritische structuur achter met een slechte sterkte; een te sterke afschrikking verhoogt de restspanning en vervorming en verhoogt het risico op afschrikscheuren in zware muren of hoge-koolstofwarmte. De spuituniformiteit over de lengte van de pijp is net zo belangrijk als de gemiddelde afkoelsnelheid, omdat een niet-uniforme afkoeling een lengte oplevert die niet binnen de tolerantie kan worden rechtgetrokken.
Bedrijfs- en onderhoudspunten
De oventemperatuur moet worden bewaakt met gekalibreerde thermokoppels die zijn geplaatst om de werklast weer te geven, en niet alleen de ovenatmosfeer, en het onderzoek moet met bepaalde tussenpozen worden herhaald. De afstelling van de brander zorgt ervoor dat de atmosfeer licht oxideert om het stalen oppervlak te beschermen en overmatige kalkaanslag te voorkomen, terwijl de brandstof-tot-luchtverhouding wordt aangepast om het instelpunt vast te houden met een minimum aan overschrijding tijdens een productwisseling.
In het afschrikgedeelte zijn de staat van het mondstuk, de reinheid van het filter en de pompprestaties routinematige controles nodig, omdat een gedeeltelijk verstopt mondstuk onmiddellijk zichtbaar is als spreiding in hardheid en trekresultaten. De stapcyclustijd van de loopbalk moet worden afgestemd op de afschrikcapaciteit, zodat een pijp na het bereiken van de temperatuur niet in de ovenatmosfeer blijft wachten. Het rechttrekken wordt uitgevoerd na het ontlaten, omdat het rechttrekken van een geharde, niet-getemperde buis hoge restspanningen zou veroorzaken en het risico op vertraagde scheuren zou veroorzaken.
Veelgestelde vragen
Vraag: Waarom heeft een lopende-balkoven de voorkeur boven een rol-haardoven voor pijpen?
Het loopbalkontwerp ondersteunt en roteert de pijp, zodat de hele omtrek dezelfde ovenatmosfeer ziet en de temperatuurverdeling over de lengte gelijk blijft. Die uniformiteit is moeilijk te bereiken als de buis continu op roterende rollen rust.
Vraag: Welk rendement kan worden verwacht van een warmtebehandelingslijn voor buizen?
Een moderne doorlopende lijn met een lopende{0}}oven kan meer dan 50 ton per uur verwerken, afhankelijk van de buisdiameter, wanddikte, ovenlengte en de door de specificatie vereiste inweektijd.
Vraag: Hoe uniform is de temperatuur langs een pijp bij de uitgang van de oven?
Goed-gecontroleerde lijnen houden de gehele-lengtevariatie binnen ongeveer plus of min 15 graden Celsius van het instelpunt, wat normaal gesproken strak genoeg is om door de daaropvolgende uitdoving consistente eigenschappen over de lengte te produceren.
Vraag: Verandert warmtebehandeling de afmetingen van de buis?
Het kan. Afschrikken introduceert thermische spanning die ovaliteit of kromming kan veroorzaken, dus een correct ontworpen lijn houdt de vervorming klein door gelijkmatige verwarming en uniforme koeling en herstelt vervolgens de rechtheid door gecontroleerd rechttrekken na het temperen.
Vraag: Welke normen bepalen de parameters voor warmtebehandeling?
De productspecificatie wel. API 5CT voor behuizingen en buizen, en de relevante ASTM-buisspecificaties, definiëren de mechanische eigenschappen, hardheidslimieten en tests waaraan de warmtebehandelingscyclus moet voldoen.
Vraag: Kan één lijn zowel koolstofstaal als gelegeerd stalen buizen behandelen?
Ja, op voorwaarde dat de instelpunten, inweektijden, afschriksnelheden en ontlaattemperaturen voor elke kwaliteit worden gewijzigd en gekwalificeerd. Legeringssoorten hebben over het algemeen hogere austenitisatietemperaturen, een strakkere atmosfeercontrole en een beter gecontroleerde afschrikking nodig.
