Care este procesul standard de tratament termic pentru tuburile din oțel inoxidabil martensitic

AUSTENITIZAREA FUNDAMENTULUI FORȚEI

Tratamentul termic este procesul indispensabil care deblochează proprietățile excepționale ale Tub din oțel inoxidabil martensitic , transformându-și microstructura într-o formă tare, puternică și rezistentă la uzură. Această transformare se realizează prin trei etape principale: austenitizare, stingere și călire.

Prima etapă critică este Austenitizarea. Aceasta implică încălzirea tubului MSS la un interval precis de temperatură în care structura originală feritică și care conține carburi se transformă complet într-o structură cubică omogenă, monofazică, centrată pe față, cunoscută sub numele de austenită (Gamma).

Control precis al temperaturii

Temperaturile de austenitizare variază de obicei între 950 grade C și 1050 grade C (1742 grade F și 1922 grade F). Temperatura specifică depinde în mod critic de gradul și conținutul de carbon; de exemplu, gradul 420, datorită conținutului său mai mare de carbon, poate necesita un interval diferit de gradul 410.

• Obiectiv: Dizolvarea completă a tuturor elementelor de carbon și de aliere în matricea de austenită. Aceasta asigură duritatea ulterioară maximă.

• Risc de abatere: Încălzirea prea scăzută are ca rezultat carburi nedizolvate, reducând întregul potențial de duritate. Încălzirea prea mare duce la creșterea excesivă a granulelor, reducând sever duritatea finală și ductilitatea tubului.

Timp de înmuiere și preîncălzire

Tubul trebuie menținut la temperatura de austenitizare pentru un timp suficient de înmuiere pentru a se asigura că întreaga secțiune transversală este încălzită uniform și elementele de aliere sunt complet dizolvate. Pentru țevi MSS cu pereți groși sau geometrii complexe, este adesea folosită preîncălzirea în intervalul de la 650 grade C până la 850 grade C. Acest pas atenuează șocul termic și minimizează riscul de deformare sau crăpare în timpul tranziției rapide la temperaturi ridicate.

CALIRE FORMARE ȘI CALIRE MARTENSITE

Călirea este faza de răcire rapidă imediat după austenitizare. Scopul său este de a suprima transformarea austenitei în faze mai moi precum perlita sau bainita, forțând-o în schimb să se transforme în structura tetragonală ultra-dură, centrată pe corp, cunoscută sub numele de Martensite (Alpha Prime).

Medii de răcire controlate

Mediul de răcire și viteza sunt selectate cu atenție pentru a obține duritatea necesară, gestionând în același timp stresul rezidual și distorsiunea.

• Oil Quenching: Oferă o viteză de răcire rapidă, esențială pentru anumite grade MSS cu mai multe carboni, dar prezintă un risc mai mare de distorsiune și stres intern.

• Călirea cu aer sau cu gaz: Folosit pentru tipurile cu întărire ridicată, în special pentru cele care conțin nichel sau molibden. Oferă o viteză de răcire mai lentă, mai puțin agresivă, ceea ce reduce semnificativ distorsiunea, făcându-l foarte de dorit pentru aplicații cu tuburi de precizie.

• Stingere întreruptă (băi cu sare): folosit pentru a minimiza gradienții termici prin răcirea rapidă a tubulaturii la o temperatură chiar peste temperatura Martensite Start (Ms), menținând-o izotermic și permițând apoi o răcire mai lentă. Această tehnică este vitală pentru minimizarea stresului intern și a modificărilor dimensionale.

Structura imediat după călire este martensită necălită, caracterizată prin duritate extremă, rezistență ridicată, dar fragilitate foarte mare. Nu este potrivit pentru utilizare directă.

CALITARE ECHILIBRAREA FORȚEI ȘI A TURIȘTIEI

Călirea este etapa finală și cea mai critică, un proces de reîncălzire post-stingere utilizat pentru a ajusta proprietățile tubului MSS pentru a îndeplini specificațiile de utilizare finală. Ameliorează tensiunile interne masive induse de călire și îmbunătățește ductilitatea și duritatea în detrimentul unei anumite durități.

Spectrul de temperatură de temperare

Temperatura, durata și viteza de răcire a călirii determină echilibrul final al proprietăților. Alegerea este guvernată de cerințele aplicației.

• Temperatură joasă (150 grade C până la 400 grade C): Folosit pentru aplicații care necesită duritate maximă și rezistență la uzură, cum ar fi instrumentele chirurgicale sau tuburile de rulment specializate. Acesta păstrează cea mai mare parte a durității stinse.

• Revenire la temperatură ridicată (550 grade C până la 700 grade C): Folosit pe scară largă pentru produse tubulare pentru țări petroliere (O C T G) și alte componente structurale care necesită rezistență excelentă și niveluri ridicate de rezistență. Acest proces produce sorbit temperat, o microstructură optimă pentru rezistența la impact.

Evitarea fragilizării temperamentului

O considerație critică este fenomenul de fragilizare prin temperare, în care încălzirea sau răcirea lent în intervalul de aproximativ 400 grade C până la 550 grade C poate reduce sever rezistența la impact a materialului. Pentru tuburile de înaltă performanță, acest interval de temperatură este adesea evitat cu grijă sau materialul este răcit rapid prin el după revenire.

TENDINȚE ȘI AVANSĂRI INDUSTRIE

Cererea de tuburi MSS de înaltă performanță, în special în sectoarele energetice și aerospațiale, conduce la progresele procesării termice.

• Aliaje avansate cu conținut scăzut de carbon: gradele mai noi de 13% Cr și super 13% Cr sunt acum comune pentru aplicațiile de service acru. Acestea necesită protocoale sofisticate de revenire la înaltă performanță (H P T) pentru a asigura conformitatea cu standardele NACE pentru rezistența la fisurarea prin efort cu sulfuri (S S C), menținând în același timp rezistența de curgere ridicată.

• Tratament termic cu vid: Cuptoarele moderne cu vid continuu sunt din ce în ce mai utilizate pentru tuburile MSS. Tratamentul cu vid minimizează oxidarea suprafeței și decarburarea, care sunt probleme comune în cuptoarele atmosferice tradiționale. Acest lucru are ca rezultat un finisaj mai curat al suprafeței și proprietăți mai uniforme ale materialului pe toată lungimea tubului, ceea ce duce la costuri reduse de inspecție și reprelucrare.

• Tratament criogenic: Pentru aplicații specifice cu duritate ridicată, tratament sub zero sau criogenic până la -196 grade C este uneori folosit după stingere pentru a transforma austenita reținută în martensită. Acest proces maximizează duritatea și stabilitatea dimensională înainte de etapa finală de revenire.

• Simulare digitală: Analiza cu elemente finite (FE A) este acum o practică standard pentru modelarea fluxului de căldură și a transformării de fază în tuburi complexe sau cu pereți grei. Acest lucru permite producătorilor să prezică și să contracareze distorsiunile termice, minimizând ovalitatea și neconformitatea dimensională.