Comment refroidir des tuyaux en acier de grand diamètre après le processus de trempe ?

Les tuyaux en acier ne sont pas seulement utilisés pour transporter des fluides et des solides pulvérulents, échanger de l'énergie thermique et fabriquer des pièces mécaniques et des conteneurs, mais ils constituent également une sorte d'acier économique.L'utilisation de tuyaux en acier pour fabriquer des grilles structurelles, des piliers et des supports mécaniques peut réduire le poids, économiser 20 à 40 % de métal et permettre une construction mécanisée de type usine.L'utilisation de tuyaux en acier pour fabriquer des ponts routiers peut non seulement économiser de l'acier et simplifier la construction, mais également réduire considérablement la surface de revêtement protecteur, économisant ainsi les coûts d'investissement et de maintenance.Les tuyaux en acier de grand diamètre ont des sections creuses et leur longueur est beaucoup plus grande que le diamètre ou la circonférence de l'acier.Selon la forme de la section transversale, il est divisé en tubes d'acier ronds, carrés, rectangulaires et de forme spéciale ;selon le matériau, il est divisé en tuyaux en acier de construction au carbone, tuyaux en acier de construction faiblement allié, tuyaux en acier allié et tuyaux en acier composite ;selon l'utilisation, il est divisé en pipelines de transport, structures d'ingénierie, tuyaux en acier pour équipements thermiques, industrie pétrochimique, fabrication de machines, forage géologique, équipements à haute pression, etc. ;selon le processus de production, ils sont divisés en tubes en acier sans soudure et en tubes en acier soudés, parmi lesquels les tubes en acier sans soudure sont divisés en laminés à chaud et laminés à froid (étirés). Il existe deux types, les tubes en acier soudés sont divisés en soudures droites. tubes en acier et tubes en acier soudés en spirale.

1. Quel est le processus de traitement thermique des tuyaux en acier de grand diamètre ?
(1) Au cours du processus de traitement thermique, la raison du changement de forme géométrique des tubes en acier de grand diamètre est l'effet de la contrainte du traitement thermique.Le stress lié au traitement thermique est une question relativement complexe.Ce n'est pas seulement la cause de défauts tels que la déformation et les fissures, mais également un moyen important pour améliorer la résistance à la fatigue et la durée de vie des pièces.
(2) Par conséquent, il est important de comprendre le mécanisme et les règles de modification des contraintes du traitement thermique et de maîtriser les méthodes de contrôle des contraintes internes.La contrainte de traitement thermique fait référence à la contrainte générée à l'intérieur de la pièce en raison de facteurs de traitement thermique (processus thermique et processus de transformation structurelle).
(3) Elle est auto-équilibrée dans la totalité ou une partie du volume de la pièce, c'est pourquoi on l'appelle contrainte interne.La contrainte du traitement thermique est divisée en contrainte de traction et contrainte de compression selon la nature de son action ;elle peut être divisée en contrainte instantanée et contrainte résiduelle en fonction de son temps d'action ;et il peut être divisé en stress thermique et stress tissulaire selon la cause de sa formation.
(4) La contrainte thermique est provoquée par les changements de température synchrones dans diverses parties de la pièce pendant le processus de chauffage ou de refroidissement.Par exemple, pour une pièce solide, la surface chauffe toujours plus vite que le noyau lorsqu'elle est chauffée, et le noyau refroidit plus lentement que la surface lorsqu'il est refroidi.En effet, l’absorption et la dissipation de la chaleur se font à travers la surface.
(5) Pour les tubes en acier de grand diamètre dont la composition et l'état organisationnel ne changent pas, à différentes températures, tant que le coefficient de dilatation linéaire n'est pas égal à zéro, le volume spécifique changera.Par conséquent, pendant le processus de chauffage ou de refroidissement, il y aura un espace entre la surface et le centre de la pièce.Des contraintes internes qui se compriment.Évidemment, plus la différence de température générée au sein de la pièce est importante, plus la contrainte thermique est importante.

2. Comment refroidir les tuyaux en acier de grand diamètre après le processus de trempe ?
(1) Pendant le processus de trempe, la pièce doit être chauffée à une température plus élevée et refroidie plus rapidement.Par conséquent, pendant la trempe, en particulier pendant le processus de refroidissement par trempe, une contrainte thermique importante sera générée.La température change à la surface et au centre d'une bille d'acier d'un diamètre de 26 mm lorsqu'elle est refroidie dans l'eau après avoir été chauffée à 700°C.
(2) Au début du refroidissement, la vitesse de refroidissement de la surface dépasse largement celle du noyau et la différence de température entre la surface et le noyau continue d'augmenter.Lorsque le refroidissement se poursuit, la vitesse de refroidissement de la surface ralentit, tandis que la vitesse de refroidissement du cœur augmente relativement.Lorsque les vitesses de refroidissement de la surface et du noyau sont presque égales, leur différence de température atteint une valeur importante.
(3) Par la suite, la vitesse de refroidissement du noyau est supérieure à la vitesse de refroidissement de la surface, et la différence de température entre la surface et le noyau diminue progressivement, jusqu'à ce que la différence de température disparaisse lorsque le noyau est complètement froid.Processus de génération d'un stress thermique lors d'un refroidissement rapide.
(4) Au début du refroidissement, la couche superficielle refroidit rapidement et une différence de température commence à se produire entre elle et le noyau.En raison des caractéristiques physiques de dilatation et de contraction thermique, le volume de la surface doit rétrécir de manière fiable, mais la température centrale est toujours élevée et le volume spécifique est grand, ce qui empêchera la surface de se contracter librement vers l'intérieur, formant ainsi une contrainte thermique dans laquelle le la surface est étirée et le noyau est comprimé.
(5) Au fur et à mesure du refroidissement, la différence de température mentionnée ci-dessus continue d'augmenter et la contrainte thermique générée augmente également en conséquence.Lorsque la différence de température atteint une valeur importante, la contrainte thermique est également importante.Si la contrainte thermique à ce moment est inférieure à la limite d'élasticité de l'acier dans les conditions de température correspondantes, elle ne provoquera pas de déformation plastique et ne produira qu'une trace de déformation élastique.
(6) Lors d'un refroidissement ultérieur, la vitesse de refroidissement de la couche superficielle ralentit, la vitesse de refroidissement du noyau s'accélère en conséquence, la différence de température a tendance à diminuer et la contrainte thermique diminue également progressivement.À mesure que la contrainte thermique diminue, la déformation élastique ci-dessus diminue également en conséquence.


Heure de publication : 12 janvier 2024