大径鋼管の焼入れ後の冷却方法は？

鋼管は、流体や粉状固体の輸送、熱エネルギーの交換、機械部品や容器の製造に使用されるだけでなく、経済的な鋼材の一種でもあります。鋼管を使用して建物の構造格子、柱、機械的サポートを作成すると、重量が軽減され、金属の 20 ～ 40% が節約され、工場のような機械化された建設が可能になります。道路橋の製造に鋼管を使用すると、鋼材を節約して建設を簡素化できるだけでなく、保護コーティングの面積を大幅に削減できるため、投資とメンテナンスのコストを節約できます。大径鋼管は中空部分があり、その長さは鋼の直径や円周よりもはるかに大きくなります。断面形状により丸鋼管、角鋼管、角鋼管、異形鋼管に分けられます。材料に応じて、炭素構造用鋼管、低合金構造用鋼管、合金鋼管、複合鋼管に分けられます。用途に応じて、輸送パイプライン、土木構造物、熱機器用鋼管、石油化学工業、機械製造、地質掘削、高圧機器などに分けられます。製造方法により継目無鋼管と溶接鋼管に分けられ、そのうち継目無鋼管は熱間圧延と冷間圧延（引抜）の2種類に分けられ、溶接鋼管はストレートシーム溶接に分けられます。鋼管およびスパイラルシーム溶接鋼管。

1. 大径鋼管の熱処理工程とは何ですか?
(1) 大径鋼管の熱処理過程において幾何学的形状が変化する原因は熱処理応力の影響である。熱処理ストレスは比較的複雑な問題です。変形や亀裂などの欠陥の原因となるだけでなく、ワークの疲労強度や寿命を向上させる重要な手段です。
(2) したがって、熱処理応力のメカニズムと変化則を理解し、内部応力の制御方法を習得することが重要です。熱処理応力とは、熱処理要因（熱過程や組織変態過程）によりワーク内部に発生する応力を指します。
(3) ワークの全体または一部の体積内で自己平衡しているため、内部応力と呼ばれます。熱処理応力はその作用の性質に応じて引張応力と圧縮応力に分けられます。作用時間に応じて瞬間応力と残留応力に分けることができます。そしてその形成原因により熱応力と組織応力に分けられます。
(4) 熱応力は、加熱または冷却プロセス中にワークピースのさまざまな部分で同期した温度変化によって発生します。たとえば、固体のワークピースの場合、加熱されると表面は常にコアよりも早く加熱され、冷却されるとコアは表面よりも遅く冷却されます。これは、熱の吸収と放散が表面を通じて行われるためです。
(5) 組成や組織状態が変化しない大径鋼管の場合、線膨張係数がゼロでない限り、温度が変化しても比容積は変化します。したがって、加熱または冷却プロセス中に、ワークピースの表面と中心の間に隙間が生じます。相互に圧縮する内部応力。当然のことですが、ワーク内に生じる温度差が大きくなればなるほど、熱応力も大きくなります。

2. 大径鋼管の焼入れ後の冷却方法は？
(1) 焼入れプロセス中、ワークピースはより高い温度まで加熱され、より速い速度で冷却される必要があります。そのため、焼入れ時、特に焼入れ冷却過程において大きな熱応力が発生します。直径26mmの鋼球を700℃に加熱した後、水中で冷却すると表面と中心の温度が変化します。
(2) 冷却の初期段階では、表面の冷却速度が中心部の冷却速度を大幅に上回り、表面と中心部の温度差は拡大し続けます。冷却を続けると、表面の冷却速度が遅くなり、相対的に中心部の冷却速度が速くなります。表面と中心部の冷却速度がほぼ等しい場合、それらの温度差は大きな値に達します。
(3) その後、コアの冷却速度が表面の冷却速度よりも大きくなり、表面とコアの温度差が徐々に減少し、コアが完全に冷えると温度差がなくなります。急速冷却中に熱応力が発生するプロセス。
(4) 冷却の初期段階では、表層が急激に冷え、中心部との間に温度差が生じ始めます。熱膨張と収縮の物理的特性により、表面体積は確実に収縮する必要がありますが、中心温度は依然として高く、比体積が大きいため、表面が内側に自由に収縮することができず、熱応力が形成されます。表面は引き伸ばされ、コアは圧縮されます。
(5) 冷却が進むと上記温度差はさらに大きくなり、それに伴って発生する熱応力も増加します。温度差が大きくなると熱応力も大きくなります。このときの熱応力が、対応する温度条件下での鋼の降伏強さよりも低ければ、塑性変形は起こらず、微量の弾性変形が生じるだけです。
(6)さらに冷却していくと、表層の冷却速度が遅くなり、それに伴って中心部の冷却速度が速くなり、温度差は小さくなる傾向にあり、熱応力も徐々に小さくなる。熱応力が減少すると、それに応じて上記の弾性変形も減少します。