Šta je vruće ekspandirana čelična cijev?
Vruće ekspandirana čelična cijev se proizvodi zagrijavanjem matične cijevi u njenom vrućem-radnom opsegu, a zatim guranjem preko konusnog trna tako da se promjer povećava do gotove veličine. Proces se koristi za dobivanje cijevi velikog -promjera iz manje, lakše dostupne matične cijevi, a također je i način poboljšanja mehaničkih svojstava cijevi. Toplotno širenje nije samo operacija dimenzioniranja: kombinacija kontrolirane temperature i kontrolirane deformacije oplemenjuje zrnastu strukturu, zatvara određene unutrašnje defekte i preraspoređuje zaostalo naprezanje, zbog čega je proces često specificiran za cijev za cijevi i tlačne cijevi u zahtjevnoj upotrebi.
Preostali stres i zašto je važan
Preostalo naprezanje, koje se naziva i unutrašnje naprezanje, je napon koji ostaje zaključan unutar metala nakon što su vanjske sile uklonjene. Nastaje zbog neravnomjerne deformacije i neravnomjerne promjene volumena tijekom livenja, oblikovanja, zavarivanja ili hlađenja. Njegov učinak na gotovu cijev je značajan: kada lokalno naprezanje premašuje granicu tečenja materijala, cijev se izobličuje, a kada premaši vlačnu čvrstoću, cijev može popucati, mijenjajući svoje dimenzije i naglo skraćujući vijek trajanja. Preostala naprezanja također doprinose naponima nametnutim u radu, i oni su uobičajeni uzrok prijevremenog kvara na zavarenim spojevima i hladno{3}}oblikovanim područjima. Stoga je njihovo smanjenje ključni cilj procesa proširenja.
Proces vruće ekspanzije
U tipičnoj liniji, matična cijev se ravnomjerno zagrijava u kontroliranoj peći u vrući-radni opseg za klasu, a zatim se napreduje preko konusnog unutrašnjeg trna silom guranja ili vuče dok se vanjski promjer podupire i mjeri. Zagrijavanje se primjenjuje samo na dio koji se deformira, što održava nisku potrošnju energije, a temperaturu ujednačenu i kontroliranu. Konusni trn se može brzo mijenjati, tako da ista linija može proizvesti niz gotovih promjera i debljina stijenki. Nakon ekspanzije, cijev se hladi pod kontroliranim uvjetima kako bi se izbjegla tvrda ili napuknuta mikrostruktura. Dvije procesne varijable odlučuju o konačnom kvalitetu: temperatura na kojoj se deformacija izvodi i omjer ekspanzije, koji je ograničen tako da stanjivanje stijenke ne spusti cijev ispod minimalnog zida koji se zahtijeva specifikacijom proizvoda.
Utjecaj na mikrostrukturu i svojstva
Vruća ekspanzija razbija kao-livenu ili-valjanu strukturu matične cijevi i potiče deformaciju kontroliranom brzinom i temperaturom. Zrna se rekristaliziraju i rafiniraju, tako da gotova cijev ima gušću strukturu i bolja mehanička svojstva; poroznost, pukotine i labavost skupljanja koja su ostala od livenja mogu se zatvoriti kombinacijom visoke temperature i tlačnog naprezanja. Čvrstoća i duktilnost se poboljšavaju duž smjera ekspanzije, što znači da cijev više nije potpuno izotropna, a ovaj efekt usmjerenja mora se uzeti u obzir kada se cijev koristi u primjeni pod pritiskom ili savijanjem. Termički ciklus također smanjuje tvrdoću i povećava plastičnost, što olakšava naknadno rezanje, košenje i hladno oblikovanje, a značajno ublažava unutrašnje naprezanje koje bi inače podstaklo izobličenje ili pucanje tokom proizvodnje.
Specifikacije, primjene i inspekcija
Toplo ekspandirana cijev se obično isporučuje sa istim specifikacijama proizvoda kao i matična cijev, uključujući ASTM A106, ASTM A53 i ASTM A333 za ugljik i nisku{3}}uslugu, ASTM A335 za hrom{5}}molibden servis, i API 5L PSL1 ili PSL2 za cijev za liniju i 10210 EN 1021 EN i EN 9711 se koristi za evropske i kineske projekte. Tipične primjene su-dalekovodi za prijenos nafte i plina, vodovi za prijenos vode, šipovi i strukturalne cijevi, te parni ili procesni cjevovodi gdje su potrebni veliki promjeri. Budući da proces trajno mijenja prečnik i debljinu zida, kupac treba navesti gotove dimenzije i minimalni zid, a ne veličinu matične cijevi. Inspekcija vruće ekspandirane cijevi obično uključuje provjere dimenzija i ovalnosti, ultrazvučnu inspekciju zida prema ASTM E213, hidrostatski test prema specifikaciji proizvoda i testove zatezanja i spljoštenja ili savijanja gotove cijevi. Tamo gdje se cijev zavariva na terenu velika pažnja se posvećuje toleranciji dimenzija krajeva, jer poravnanje i postavljanje-velike proširene cijevi određuju kvalitetu obodnog zavara.
FAQ
P: Koja je razlika između vruće ekspandirane cijevi i bešavne cijevi?
Vruće ekspandirana cijev je izrađena od manje bešavne matične cijevi čiji se promjer povećava vrućom deformacijom. Gotov proizvod još uvijek nema uzdužni zavar, ali se njegove dimenzije i svojstva postižu korakom proširenja.
P: Da li vruća ekspanzija smanjuje debljinu zida?
Da. Povećanje promjera fiksnom količinom metala razrjeđuje zid, tako da se omjer širenja kontrolira kako bi gotovi zid bio iznad minimuma koji je potreban specifikacijama.
P: Zašto je zaostalo naprezanje problem u cijevi?
Preostalo naprezanje povećava naprezanja koja se primjenjuju u radu i može uzrokovati izobličenje ili pucanje kada premašuje popuštanje ili vlačnu čvrstoću materijala. Oslobađanje od tog naprezanja jedna je od glavnih prednosti za proces termičkog širenja.
P: Mogu li svojstva postati usmjerena nakon proširenja?
Da. Budući da se deformacija odvija uglavnom duž ose cijevi, poboljšanje mehaničkih svojstava je najveće u smjeru valjanja i materijal postaje donekle anizotropan. Dizajn i testiranje bi to trebali uzeti u obzir.
P: Kako se vrši inspekcija vruće ekspandirane cijevi?
Provjere dimenzija i ovalnosti, ultrazvučno ispitivanje zida prema ASTM E213, hidrostatičko ispitivanje prema specifikaciji proizvoda i mehanička ispitivanja gotove cijevi. Naručite cijev prema gotovim dimenzijama i minimalnoj debljini zida.
