Semasa pembuatan dan pemprosesan paip keluli, disebabkan ubah bentuk yang tidak sekata dan perubahan suhu di dalam, sejenis tekanan yang boleh-mengimbangi sendiri walaupun tanpa daya luaran terbentuk di dalamnya. Ini adalah tekanan sisa.
🔍 Tekanan sisa dalam paip keluli: punca, kesan dan strategi penyingkiran
🔬 Definisi dan punca tekanan sisa
Tegasan sisa merujuk kepada tegasan yang kekal dalam logam dan berada dalam keseimbangan-sendiri selepas daya luaran dihapuskan. Kemunculannya terutamanya berpunca daripada ketidakhomogenan pelbagai fenomena fizikal semasa proses pembuatan.
• Penyejukan tidak sekata:
Semasa proses penggulungan panas, apabila paip keluli menyejuk daripada -keadaan suhu tinggi, jika kadar penyejukan bahagian yang berlainan pada keratan-tidak konsisten, ia akan membawa kepada pengecutan tak segerak, seterusnya membentuk sendiri-tegasan baki di dalam. Secara amnya, lebih besar saiz keratan-keratan keluli, lebih besar tegasan baki.
• Ubah bentuk plastik tidak sekata:
Semasa proses kerja sejuk seperti rolling sejuk dan lukisan sejuk, bahan logam mengalami penyemperitan oleh gulungan dan ubah bentuk plastik. Jika darjah ubah bentuk lapisan dalam dan luar paip keluli tidak konsisten, ia akan membawa kepada pengagihan tegasan-yang tidak seragam.
• Proses kimpalan:
Dalam pembuatan paip dikimpal jahitan lurus atau paip dikimpal lingkaran, logam di kawasan kimpalan mengalami pemanasan dan penyejukan tempatan yang sengit. Semasa proses ini, terikan tempatan yang disebabkan oleh pengecutan jahitan kimpalan selalunya beberapa kali ganda daripada terikan mata hasil, dengan itu menghasilkan tegasan baki kimpalan yang besar.
⚠️ Pengaruh utama tekanan sisa
Kewujudan tekanan sisa adalah seperti menyemai "benih bahaya tersembunyi" di dalam paip keluli, menimbulkan pelbagai ancaman kepada prestasi dan hayat perkhidmatannya.
1. Menyebabkan ubah bentuk dan ketidakstabilan dimensi:
Tekanan sisa boleh mengganggu keseimbangan mekanikal di dalam paip keluli, yang membawa kepada ubah bentuk seperti lentur atau berpusing semasa pemprosesan, penyimpanan atau penggunaan berikutnya. Apabila tegasan sisa melebihi 15% daripada kekuatan hasil bahan, ralat kelurusan paip keluli siap boleh meningkat dengan mendadak lebih daripada 30%, yang menjejaskan ketepatan dimensi produk dengan serius.
2. Kurangkan hayat keletihan dan kapasiti galas-beban:
Tekanan sisa, terutamanya tegasan tegangan, boleh mengurangkan rintangan keletihan paip keluli dengan ketara. Di bawah pemuatan kitaran, kawasan dengan tegasan tegangan sisa lebih cenderung untuk memulakan rekahan keletihan dan mempercepatkan penyebarannya, seterusnya membawa kepada kegagalan pramatang komponen dan memendekkan hayat perkhidmatannya.
3. Peningkatan risiko retak:
Untuk paip keluli yang dikimpal, tegasan sisa yang wujud dalam kawasan jahitan kimpalan selalunya menunjukkan keadaan tegasan tiga-arah, yang meningkatkan risiko keretakan dengan ketara. Jika keluli itu sendiri mempunyai penembusan (kemasukan ditekan ke dalam kepingan nipis), tegasan baki juga boleh menyebabkan interlayer koyak apabila jahitan kimpalan mengecut.
4. Menggiatkan kakisan antara butiran:
Tekanan sisa boleh meningkatkan kereaktifan kimia logam. Di bawah tindakan tegasan tegangan sisa, paip keluli (terutamanya paip keluli tahan karat) sangat terdedah kepada keretakan kakisan antara butiran, iaitu, ia terhakis pada sempadan kristal, dengan itu menjejaskan rintangan kakisannya dengan serius.
5. Kesan ke atas sifat mekanikal dan keselamatan pembinaan:
Mengambil paip dikimpal lingkaran sebagai contoh, Sudut antara arah retak pengedaran garis lingkaran dan paksi paip (biasanya 30-70 darjah ) dan Sudut kegagalan ricih adalah serupa, yang bermaksud bahawa prestasi lenturan, tegangan, mampatan dan kilasannya mungkin lebih rendah daripada paip dikimpal arka terendam jahitan lurus. Di samping itu, semasa proses pembinaan, kimpalan garis persilangan pada nod boleh memotong jahitan lingkaran, menjana tegasan kimpalan yang ketara dan melemahkan prestasi keselamatan komponen.
💡 Kaedah utama untuk menghapuskan tekanan sisa
Idea teras untuk mengatasi tekanan sisa adalah untuk menyediakannya dengan "saluran keluar untuk pelepasan", biasanya melalui kaedah fizikal atau termodinamik. Jadual berikut membandingkan tiga kaedah penghapusan arus perdana:
| Kaedah Penghapusan |
Prinsip Teras |
Adegan yang Berlaku | Kesan Penghapusan | Kelebihan Utama Utama |
|
Merawat Haba |
Dengan pemanasan, atom mendapat tenaga untuk menyusun semula diri mereka, dan tekanan dilepaskan semasa proses penyejukan perlahan | Bahan paip-kepersisan tinggi dan{1}}tinggi; Melegakan tekanan selepas mengimpal. | Ia boleh menghilangkan 60% hingga 90% daripada tekanan, dengan kesan yang paling menyeluruh. | Ia mempunyai kesan yang paling menyeluruh dan merupakan penyelesaian arus perdana dalam industri. |
| Kaedah Mekanikal | Dengan menggunakan daya luaran seperti getaran atau tekanan, ubah bentuk plastik tempatan disebabkan, dengan itu mengimbangi atau mengurangkan tekanan sisa | Bahan paip yang besar,-pembinaan tapak dan senario yang menyusahkan pemanasan. | Biasanya, 30% hingga 60% daripada tekanan dihapuskan. | Fleksibel dan cekap, tiada pemanasan diperlukan, dan kos rendah. |
| Penuaan Semulajadi | Dengan mengambil kesempatan daripada-perubahan suhu jangka panjang dan sedikit getaran dalam persekitaran semula jadi, tekanan dilepaskan secara perlahan dan semula jadi | Paip keluli karbon-rendah dengan keperluan yang tidak ketat untuk tempoh pembinaan dan bukan tahap tekanan tinggi. | Ia mengambil masa yang sangat lama (3 hingga 12 bulan), menghapuskan hanya 20% hingga 30% | Kosnya sangat rendah, tidak memerlukan peralatan atau tenaga |
🔍Aplikasi khusus kaedah mekanikal:
• Perkara utama proses rawatan haba:
Penyepuhlindapan pelepasan tekanan biasa melibatkan pemanasan paip keluli pada suhu tertentu (biasanya di bawah suhu perubahan fasa atau suhu penghabluran semula, seperti 500-650 darjah ), menahannya untuk satu tempoh masa, dan kemudian menyejukkannya perlahan-lahan. Untuk-keluli karbon atau keluli aloi tinggi, pembajaan suhu rendah (150-250 darjah ) juga boleh diguna pakai untuk menghapuskan beberapa tekanan tanpa mengurangkan kekerasan dengan ketara.
• Aplikasi khusus kaedah mekanikal:
Pelepasan tekanan getaran: Betulkan penguja pada paip keluli dan gunakan getaran frekuensi tertentu untuk menjadikannya bergema, dengan itu menghomogenkan atau menghapuskan tekanan. Kaedah ini mempunyai penggunaan tenaga yang rendah dan penggunaan masa yang singkat, tetapi kesan penyingkirannya tidak sebaik rawatan haba.
Meluruskan tekanan: Dengan menggunakan tekanan pada bahagian bengkok atau tegasan-pekat paip keluli melalui penekan hidraulik, ubah bentuk plastik terbalik dihasilkan untuk mengimbangi tegasan.
• Aplikasi gabungan proses:
Dalam pengeluaran perindustrian sebenar, kaedah ini sering digabungkan dan digunakan mengikut keadaan tertentu. Sebagai contoh, untuk paip keluli dengan keperluan yang sangat tinggi, selepas rawatan haba dan penyepuhlindapan pelepasan tekanan, rawatan penuaan getaran boleh ditambah untuk menstabilkan lagi dimensi dan keadaan tekanan. Dengan mengoptimumkan parameter proses rolling, menambah baik reka bentuk acuan dan memperkenalkan teknologi kawalan pintar, penjanaan tekanan sisa boleh dikurangkan daripada sumber.
