Wie kühlt man Stahlrohre mit großem Durchmesser nach dem Abschreckvorgang ab?

Stahlrohre werden nicht nur zum Transport von Flüssigkeiten und pulverförmigen Feststoffen, zum Austausch von Wärmeenergie sowie zur Herstellung mechanischer Teile und Behälter verwendet, sondern sind auch eine Art wirtschaftlicher Stahl.Die Verwendung von Stahlrohren zur Herstellung von Strukturgittern, Säulen und mechanischen Stützen für Gebäude kann das Gewicht reduzieren, 20–40 % des Metalls einsparen und eine fabrikähnliche maschinelle Konstruktion ermöglichen.Durch den Einsatz von Stahlrohren beim Bau von Straßenbrücken kann nicht nur Stahl eingespart und der Bau vereinfacht werden, sondern auch die Fläche der Schutzbeschichtung erheblich reduziert werden, wodurch Investitions- und Wartungskosten gespart werden.Stahlrohre mit großem Durchmesser haben Hohlprofile und ihre Länge ist viel größer als der Durchmesser oder Umfang von Stahl.Je nach Querschnittsform wird es in runde, quadratische, rechteckige und speziell geformte Stahlrohre unterteilt;Je nach Material wird es in Kohlenstoffstahlrohre, niedriglegierte Baustahlrohre, legierte Stahlrohre und Verbundstahlrohre unterteilt.Je nach Verwendungszweck wird es in Transportleitungen, Ingenieurbauwerke, Stahlrohre für thermische Anlagen, petrochemische Industrie, Maschinenbau, geologische Bohrungen, Hochdruckanlagen usw. unterteilt.Je nach Produktionsprozess werden sie in nahtlose Stahlrohre und geschweißte Stahlrohre unterteilt, wobei nahtlose Stahlrohre in warmgewalzte und kaltgewalzte (gezogene) Rohre unterteilt werden. Es gibt zwei Arten: geschweißte Stahlrohre werden in gerade nahtgeschweißte Rohre unterteilt Stahlrohre und spiralnahtgeschweißte Stahlrohre.

1. Was ist der Wärmebehandlungsprozess von Stahlrohren mit großem Durchmesser?
(1) Während des Wärmebehandlungsprozesses ist der Grund für die Änderung der geometrischen Form von Stahlrohren mit großem Durchmesser die Auswirkung der Wärmebehandlungsspannung.Wärmebehandlungsstress ist ein relativ komplexes Thema.Es ist nicht nur die Ursache für Defekte wie Verformungen und Risse, sondern auch ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der Dauerfestigkeit und Lebensdauer von Werkstücken.
(2) Daher ist es wichtig, den Mechanismus und die Änderungsregeln von Wärmebehandlungsspannungen zu verstehen und die Methoden zur Kontrolle innerer Spannungen zu beherrschen.Unter Wärmebehandlungsspannung versteht man die Spannung, die im Inneren des Werkstücks aufgrund von Wärmebehandlungsfaktoren (thermischer Prozess und Strukturumwandlungsprozess) erzeugt wird.
(3) Es herrscht ein Selbstausgleich innerhalb des gesamten oder eines Teils des Volumens des Werkstücks und wird daher als innere Spannung bezeichnet.Die Wärmebehandlungsspannung wird je nach Art ihrer Wirkung in Zugspannung und Druckspannung unterteilt.sie kann entsprechend ihrer Wirkzeit in Momentanspannung und Eigenspannung unterteilt werden;und es kann je nach Ursache seiner Entstehung in thermische Belastung und Gewebebelastung unterteilt werden.
(4) Wärmespannung entsteht durch die synchronen Temperaturänderungen in verschiedenen Teilen des Werkstücks während des Aufheiz- oder Abkühlvorgangs.Beispielsweise erwärmt sich bei einem massiven Werkstück die Oberfläche beim Erhitzen immer schneller als der Kern und beim Abkühlen kühlt der Kern langsamer ab als die Oberfläche.Dies liegt daran, dass die Wärmeaufnahme und -ableitung über die Oberfläche erfolgt.
(5) Bei Stahlrohren mit großem Durchmesser, deren Zusammensetzung und Organisationszustand sich bei unterschiedlichen Temperaturen nicht ändern, ändert sich das spezifische Volumen, solange der lineare Ausdehnungskoeffizient nicht gleich Null ist.Daher entsteht während des Aufheiz- oder Abkühlvorgangs ein Spalt zwischen der Oberfläche und der Mitte des Werkstücks.Innere Spannungen, die sich gegenseitig komprimieren.Offensichtlich ist die thermische Belastung umso größer, je größer der im Werkstück erzeugte Temperaturunterschied ist.

2. Wie kühlt man Stahlrohre mit großem Durchmesser nach dem Abschreckvorgang ab?
(1) Während des Abschreckvorgangs muss das Werkstück auf eine höhere Temperatur erhitzt und schneller abgekühlt werden.Daher wird beim Abschrecken, insbesondere während des Abschreckprozesses, eine große thermische Spannung erzeugt.Die Temperatur ändert sich an der Oberfläche und im Zentrum einer Stahlkugel mit einem Durchmesser von 26 mm, wenn diese nach dem Erhitzen auf 700 °C in Wasser abgekühlt wird.
(2) In der frühen Phase der Abkühlung übersteigt die Abkühlgeschwindigkeit der Oberfläche die des Kerns deutlich und der Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Kern nimmt weiter zu.Bei fortgesetzter Abkühlung verlangsamt sich die Abkühlgeschwindigkeit der Oberfläche, während die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns relativ zunimmt.Wenn die Abkühlraten der Oberfläche und des Kerns nahezu gleich sind, erreicht ihr Temperaturunterschied einen großen Wert.
(3) Anschließend ist die Abkühlungsrate des Kerns größer als die Abkühlungsrate der Oberfläche, und der Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Kern nimmt allmählich ab, bis der Temperaturunterschied verschwindet, wenn der Kern vollständig kalt ist.Der Prozess der Erzeugung von thermischer Spannung während einer schnellen Abkühlung.
(4) In der frühen Phase der Abkühlung kühlt die Oberflächenschicht schnell ab und es beginnt ein Temperaturunterschied zwischen ihr und dem Kern aufzutreten.Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der thermischen Ausdehnung und Kontraktion muss das Oberflächenvolumen zuverlässig schrumpfen, aber die Kerntemperatur ist immer noch hoch und das spezifische Volumen ist groß, was verhindert, dass die Oberfläche frei nach innen schrumpft und so eine thermische Spannung entsteht, bei der die Die Oberfläche wird gedehnt und der Kern komprimiert.
(5) Mit fortschreitender Abkühlung nimmt der oben genannte Temperaturunterschied weiter zu und die erzeugte thermische Spannung nimmt entsprechend ebenfalls zu.Wenn die Temperaturdifferenz einen großen Wert erreicht, ist auch die thermische Belastung groß.Wenn die thermische Spannung zu diesem Zeitpunkt geringer ist als die Streckgrenze des Stahls unter entsprechenden Temperaturbedingungen, kommt es nicht zu einer plastischen Verformung, sondern nur zu einer geringfügigen elastischen Verformung.
(6) Bei weiterer Abkühlung verlangsamt sich die Abkühlgeschwindigkeit der Oberflächenschicht, die Abkühlgeschwindigkeit des Kerns beschleunigt sich entsprechend, der Temperaturunterschied nimmt tendenziell ab und auch die thermische Spannung nimmt allmählich ab.Mit abnehmender thermischer Spannung nimmt auch die obige elastische Verformung entsprechend ab.