Трубы из углеродистой стали, один из наиболее широко используемых металлических материалов в современной промышленности, играют жизненно важную роль в нефтехимической промышленности, строительстве и машиностроении благодаря своим превосходным механическим свойствам, коррозионной стойкости и-экономической эффективности. Производственный процесс включает в себя несколько этапов, включая подготовку сырья, производство трубных заготовок, формование, термообработку и контроль качества. Каждый этап требует строгого контроля, чтобы гарантировать соответствие конечного продукта стандартам производительности.
I. Подготовка сырья
Производство труб из углеродистой стали начинается с выбора высококачественной-углеродистой стали или низко-легированной стали. Обычное сырье включает низко-углеродистую сталь (например, Q195 и Q235) с содержанием углерода от 0,06% до 0,38% и средне-углеродистую сталь (например, сталь 20# и 45#). Конкретный выбор зависит от применения и требований к прочности стальной трубы. Сырье подвергается спектральному анализу и проверке механических свойств, чтобы гарантировать, что его химический состав (например, содержание углерода, марганца, серы и фосфора) и физические свойства (например, прочность на разрыв и удлинение) соответствуют национальным стандартам (таким как GB/T 8162 и ASTM A106).
II. Производство заготовок
Накладные представляют собой исходную форму труб из углеродистой стали и производятся в основном двумя способами:
1. Горячекатаные-слитки/непрерывнолитые заготовки. Расплавленная сталь выплавляется в доменной печи, а затем отливается в квадратные или круглые заготовки с помощью машины непрерывного литья. Альтернативно, слитки сначала прокатывают, а затем формуют в заготовки. На этом этапе необходимо контролировать температуру нагрева (обычно между 1100 и 1250 градусами), чтобы предотвратить появление крупных зерен, а внутренние дефекты удаляются путем прокатки.
2. Непосредственное использование бесшовных заготовок. Заготовки бесшовных стальных труб обычно представляют собой цельные круглые стальные прутки, полученные путем прокатки или экструзии, диаметром немного меньшим, чем размер готовой трубы. Эти заготовки требуют дальнейшей обработки и формования.
III. Формирование Обработка
Процесс формовки труб из углеродистой стали существенно различается в зависимости от типа изделия (бесшовное или сварное):
(I) Формовка бесшовных стальных труб
1. Горячая-прошивка. Прошивной стан-поперечной прокатки (например, прошивной стан Mannesmann) используется для прошивки твердой заготовки в полую оболочку. Во время прошивки оправка и ролики работают вместе, образуя полость в центре трубы, одновременно уменьшая внешний диаметр и делая толщину стенки однородной.
2.Прокатка и калибровка: необработанная труба дополнительно уменьшается по толщине стенки и округляется на автоматическом трубопрокатном стане или многовалковом стане. Затем он проходит через калибровочную мельницу (например, редуктор растяжения), чтобы точно контролировать допуск на внешний диаметр (до ± 0,1 мм) и улучшить качество поверхности.
3. Холодная обработка (дополнительно). Некоторые прецизионные стальные трубы-требуют холодной вытяжки или холодной прокатки, что позволяет уменьшить размер и повысить прочность за счет экструзии (например, прочность на разрыв холоднотянутых-труб можно увеличить на 10–20 %).
(II) Формовка сварных стальных труб
1. Намотка полосы: в качестве сырья используется горяче- или холоднокатаная- стальная полоса (например, SPCC или ST37). После выравнивания и обрезки его скручивают в трубку.
2. Формовая сварка: Формовка выполняется с использованием методов высокочастотной-частотной сварки с прямым швом (ERW), спиральной дуговой сварки под флюсом (SAWH) или прямой дуговой сварки под флюсом (SAWL). Например, в трубах ERW используется ток высокой-частоты, чтобы плавить края заготовки трубы, при этом скорость сварки достигает 10-30 м/мин. Для изготовления спиральношовных труб используется формовочная машина для наматывания стальной полосы в спиральную форму, а затем двусторонняя-дуговая сварка под флюсом. Подходит для труб большого диаметра (например, DN400 и выше).
3. Обработка сварного шва: после сварки усиление сварного шва шлифуется и проводится термообработка (например, нормализация), чтобы устранить остаточные напряжения и обеспечить соответствие характеристик сварного шва характеристикам основного материала.
IV. Термическая обработка
Термическая обработка является ключевым шагом в оптимизации характеристик труб из углеродистой стали. Общие процессы включают в себя:
• Отжиг: Нагрев стальной трубы до критической температуры (например, 800-900 градусов), а затем медленное ее охлаждение для устранения внутренних напряжений и улучшения пластичности. Это применимо к холоднодеформированным стальным трубам.
•Нормализация: нагрев до 900-950 градусов с последующим воздушным охлаждением позволяет уточнить размер зерен и повысить прочность и ударную вязкость. Этот процесс обычно используется для бесшовных конструкционных труб.
• Закалка и отпуск (закалка + отпуск): для высоко-стальных труб (таких как трубы гидравлических стоек) используются закалка (охлаждение маслом на 850-900 градусов) и высокотемпературный отпуск (600–650 градусов) для балансировки твердости и ударной вязкости.
V. Обработка поверхности и отделка
Для улучшения коррозионной стойкости и внешнего вида стальные трубы требуют следующей обработки:
1. Травление и пассивация: использование растворов серной кислоты или соляной кислоты для удаления окалины с последующей пассивацией для образования защитной пленки (например, хроматная пассивация).
2. Защитное покрытие. Нанесение эпоксидного порошкового покрытия, антикоррозионного покрытия из полиэтилена (PE) или 3PE в зависимости от условий эксплуатации продлевает срок службы.
3. Окончательная обработка: использование выпрямителя для исправления кривизны (прямолинейность менее или равна 1 мм/м), резка на заданную длину (обычно 6–12 м) и, наконец, маркировка такой информацией, как спецификация и номер партии.
VI. Проверка качества
Готовые трубы проходят несколько этапов проверки:
• Неразрушающий контроль: Ультразвуковой контроль (UT) обнаруживает внутренние дефекты, а вихретоковый контроль (ECT) или утечку магнитного потока (MFL) проверяет наличие поверхностных трещин.
• Механические испытания: испытания на растяжение (измерение предела прочности и предела текучести), испытания на удар (низко-температурная вязкость) и испытания на твердость проводятся на случайных образцах.
• Контроль размеров: микрометры и толщиномеры используются для проверки наружного диаметра, толщины стенки и отклонения овальности.
Заключение
Процесс производства труб из углеродистой стали объединяет технологии из разных областей, включая металлургию, механическую обработку и материаловедение. Строгость этих процессов напрямую определяет надежность продукции. С развитием производства-высокотехнологичного оборудования растет спрос на высоко-прочные, -стойкие и прецизионные- стальные трубы, что приводит к постоянной модернизации производственных процессов в сторону автоматизации (например, лазерной сварки и роботизированной правки) и более экологичных подходов (таких как мини--выплавка стали в электропечах).
