Szukaj
Ferrytyczne rury ze stali nierdzewnej są szeroko stosowane w samochodowych układach wydechowych, wymiennikach ciepła i sprzęcie gospodarstwa domowego ze względu na ich doskonałą odporność na pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC), niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i korzyści finansowe. Ich procesy produkcyjne dzielą się głównie na rury bez szwu i spawane. Procesy te znacznie się od siebie różnią, jednak oba mają kluczowe znaczenie dla właściwości mechanicznych i odporności na korozję produktu końcowego.
Bezszwowy proces produkcji rur ze stali ferrytycznej ze stali nierdzewnej
Kluczem do produkcji rur bez szwu jest osiągnięcie wysokiej jednorodności struktury materiału i właściwości na całej ściance rury poprzez przebijanie na gorąco i precyzyjną obróbkę na zimno, co pozwala uniknąć wprowadzenia jakichkolwiek defektów spawalniczych.
1. Przygotowanie i piercing
Wybór surowca: Stosowane są okrągłe kęsy ze stali ferrytycznej o wysokiej czystości. Ponieważ gatunki ferrytyczne (takie jak 430, 439 i 444) mają na ogół niższą plastyczność niż stale austenityczne, jakość metalurgiczna kęsów jest niezwykle wysoka, przy ścisłej kontroli wtrąceń i segregacji.
Ogrzewanie: Kęs jest podgrzewany do temperatury przebijania. Precyzyjna kontrola temperatury zapewnia ciągliwość, unikając gruboziarnistości ziaren i utleniania powierzchni.
Przebijanie: Przebijak obrotowy służy do wbijania kęsa z litej stali w pustą skorupę. Jest to najbardziej krytyczny etap w produkcji rur bez szwu, ponieważ jakość przebijania bezpośrednio determinuje trudność kolejnych procesów oraz jakość wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni rury.
2. Toczenie i rysowanie
Walcowanie/wytłaczanie na gorąco: Następnie płaszcz trafia do walcarki rur (takiej jak młyn Pilger) w celu dalszego walcowania na gorąco w celu zmniejszenia średnicy zewnętrznej i grubości ścianki, przy jednoczesnej poprawie jakości powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej oraz dokładności wymiarowej, w wyniku czego powstaje szorstka rura. W przypadku niektórych gatunków wysokostopowych można zastosować wytłaczanie.
Przygotowanie do obróbki na zimno: Szorstka rura jest trawiona w celu usunięcia kamienia tlenkowego i przygotowania do obróbki na zimno.
Obróbka na zimno: Jest to kluczowy krok w uzyskiwaniu rur bez szwu o wysokiej precyzji. Obejmuje przede wszystkim walcowanie na zimno i ciągnienie na zimno. Ciągnienie na zimno przeciąga rurę przez matrycę, zmniejszając jej wymiary i poprawiając wykończenie powierzchni. Obróbka na zimno znacznie zwiększa wytrzymałość rury, ale powoduje także umocnienie przez zgniot i zmniejsza wydłużenie.
3. Obróbka cieplna i wykańczanie
Wyżarzanie: Po obróbce na zimno rurę należy poddać wyżarzaniu rozpuszczającemu (lub wyżarzaniu pośredniemu), aby wyeliminować utwardzanie przez zgniot i naprężenia szczątkowe, przywrócić plastyczność ferrytycznej stali nierdzewnej i zoptymalizować jej odporność na korozję. Temperatura wyżarzania i czas przetrzymywania znacząco wpływają na wielkość ziaren rur ferrytycznych.
Prostowanie: Eliminuje to zagięcia powstałe podczas obróbki cieplnej.
Wykańczanie i kontrola: Obejmuje to cięcie, fazowanie, wytrawianie, polerowanie i, co najważniejsze, badania nieniszczące (NDT), takie jak badania prądami wirowymi i badania ultradźwiękowe, aby upewnić się, że rura jest wolna od wad wewnętrznych, takich jak pęknięcia lub międzywarstwy.
Proces produkcji spawanych rur ze stali ferrytycznej ze stali nierdzewnej
Produkcja rur spawanych opiera się na taśmie (cewce), co zapewnia wysoką wydajność produkcji i dokładność wymiarową. Jednakże struktura metalograficzna w obszarze spoiny musi być zgodna ze strukturą materiału podstawowego i należy unikać korozji międzykrystalicznej.
1. Przygotowanie i formowanie
Przygotowanie surowca: Stosuje się gotową cewkę walcowaną na zimno ze stali ferrytycznej (cewka walcowana na zimno) lub cewkę walcowaną na gorąco. Jakość krawędzi i tolerancja grubości taśmy są krytyczne i bezpośrednio wpływają na stabilność późniejszego spawania.
Cięcie: Zwój jest cięty wzdłużnie na paski o określonej szerokości, dokładnie odpowiadającej obwodowi żądanej rury.
Formowanie ciągłe: Pasek przechodzi przez szereg rolek, stopniowo zginając go w otwarty, okrągły kształt rury, zwany półwyrobem tuby. Proces ten musi być jednolity i ciągły, aby zapobiec koncentracji naprężeń.
2. Spawanie
Spawanie indukcyjne wysokiej częstotliwości (HFIW) lub spawanie łukiem plazmowym (PAW): Jest to najczęściej stosowana metoda spawania rur z ferrytycznej stali nierdzewnej.
HFIW wykorzystuje prąd elektryczny o wysokiej częstotliwości do wytwarzania ciepła, stapiając krawędzie półwyrobu rury. Ponieważ ferrytyczne stale nierdzewne (szczególnie gatunki stabilizowane) mają na ogół doskonałą spawalność, HFIW pozwala na szybkie i wysokiej jakości spawanie autogeniczne (bez dodatku metalu dodatkowego).
Kluczem do procesu spawania jest precyzyjna kontrola dopływu ciepła i wytłaczania, aby zapewnić rozdrobnienie ziaren w obszarze spoiny, zapobiec tworzeniu się kruchych faz, takich jak martenzyt, i zminimalizować utlenianie spoiny.
Przycinanie ściegów: Po spawaniu należy natychmiast usunąć wystające ściegi wewnątrz i na zewnątrz spoiny, aby spełnić wymagania dotyczące wymiarów i odporności na płyny.
3. Rozmiar i wykończenie
Wyżarzanie rozjaśniające in-line: W przypadku ferrytycznej stali nierdzewnej ciągłe wyżarzanie jasne in-line przeprowadza się zazwyczaj natychmiast po spawaniu. Obróbka cieplna w atmosferze ochronnej (takiej jak wodór lub mieszanina azotu i wodoru) ma na celu przywrócenie mikrostruktury spoiny i jej strefy wpływu ciepła (SWC), wyeliminowanie naprężeń szczątkowych oraz utrzymanie wykończenia powierzchni rury, eliminując potrzebę dalszego trawienia.
Wymiarowanie i prostowanie: Po wyżarzaniu rura przechodzi przez młyn kalibrujący w celu ostatecznej korekty rozmiaru i okrągłości, po czym następuje prostowanie.
Badanie prądem wirowym: Badanie obszaru spoiny prądem wirowym jest kluczowym etapem kontroli jakości, zapewniającym, że spoina jest wolna od wad, takich jak niepełna penetracja, porowatość i pęknięcia.
