Como resfriar tubos de aço de grande diâmetro após o processo de têmpera?

Os tubos de aço não são usados ​​apenas para transportar fluidos e sólidos em pó, trocar energia térmica e fabricar peças mecânicas e recipientes, mas também são um tipo de aço econômico.O uso de tubos de aço para fazer grades estruturais, pilares e suportes mecânicos de edifícios pode reduzir o peso, economizar de 20 a 40% de metal e permitir a construção mecanizada semelhante à de uma fábrica.Usar tubos de aço para fazer pontes rodoviárias pode não apenas economizar aço e simplificar a construção, mas também reduzir bastante a área do revestimento protetor, economizando custos de investimento e manutenção.Tubos de aço de grande diâmetro possuem seções ocas e seu comprimento é muito maior que o diâmetro ou circunferência do aço.De acordo com o formato da seção transversal, ele é dividido em tubos de aço redondos, quadrados, retangulares e de formato especial;de acordo com o material, ele é dividido em tubo de aço estrutural de carbono, tubo de aço estrutural de baixa liga, tubo de liga de aço e tubo de aço composto;de acordo com a utilização, é dividido em dutos de transporte, estrutura de engenharia, tubos de aço para equipamentos térmicos, indústria petroquímica, fabricação de máquinas, perfuração geológica, equipamentos de alta pressão, etc.;de acordo com o processo de produção, eles são divididos em tubos de aço sem costura e tubos de aço soldados, entre os quais os tubos de aço sem costura são divididos em laminados a quente e laminados a frio (trefilados). Existem dois tipos, tubos de aço soldados são divididos em costura reta soldada tubos de aço e tubos de aço soldados com costura em espiral.

1. Qual é o processo de tratamento térmico de tubos de aço de grande diâmetro?
(1) Durante o processo de tratamento térmico, a razão para a mudança na forma geométrica dos tubos de aço de grande diâmetro é o efeito do estresse do tratamento térmico.O estresse do tratamento térmico é uma questão relativamente complexa.Não é apenas a causa de defeitos como deformações e fissuras, mas também um meio importante para melhorar a resistência à fadiga e a vida útil das peças.
(2) Portanto, é importante compreender o mecanismo e alterar as regras do estresse do tratamento térmico e dominar os métodos de controle do estresse interno.A tensão do tratamento térmico refere-se à tensão gerada no interior da peça devido a fatores de tratamento térmico (processo térmico e processo de transformação estrutural).
(3) É autoequilibrado dentro de todo ou parte do volume da peça, por isso é chamado de tensão interna.A tensão do tratamento térmico é dividida em tensão de tração e tensão de compressão de acordo com a natureza de sua ação;pode ser dividido em tensão instantânea e tensão residual de acordo com seu tempo de ação;e pode ser dividido em estresse térmico e estresse tecidual de acordo com a causa de sua formação.
(4) O estresse térmico é causado pelas mudanças síncronas de temperatura em várias partes da peça durante o processo de aquecimento ou resfriamento.Por exemplo, para uma peça sólida, a superfície sempre aquece mais rápido do que o núcleo quando aquecida, e o núcleo esfria mais lentamente do que a superfície quando resfriada.Isso ocorre porque a absorção e dissipação de calor são conduzidas através da superfície.
(5) Para tubos de aço de grande diâmetro cuja composição e estado organizacional não mudam, em diferentes temperaturas, desde que o coeficiente de expansão linear não seja igual a zero, o volume específico mudará.Portanto, durante o processo de aquecimento ou resfriamento, haverá um espaço entre a superfície e o centro da peça.Tensões internas que se comprimem.Obviamente, quanto maior a diferença de temperatura gerada dentro da peça, maior será o estresse térmico.

2. Como resfriar tubos de aço de grande diâmetro após o processo de têmpera?
(1) Durante o processo de têmpera, a peça precisa ser aquecida a uma temperatura mais alta e resfriada mais rapidamente.Portanto, durante a têmpera, especialmente durante o processo de resfriamento da têmpera, será gerado um grande estresse térmico.A temperatura muda na superfície e no centro de uma esfera de aço com diâmetro de 26 mm quando ela é resfriada em água após ser aquecida a 700°C.
(2) No estágio inicial de resfriamento, a velocidade de resfriamento da superfície excede significativamente a do núcleo, e a diferença de temperatura entre a superfície e o núcleo continua a aumentar.Quando o resfriamento continua, a taxa de resfriamento da superfície diminui, enquanto a taxa de resfriamento do núcleo aumenta relativamente.Quando as taxas de resfriamento da superfície e do núcleo são quase iguais, a diferença de temperatura atinge um valor grande.
(3) Posteriormente, a taxa de resfriamento do núcleo é maior que a taxa de resfriamento da superfície, e a diferença de temperatura entre a superfície e o núcleo diminui gradualmente, até que a diferença de temperatura desapareça quando o núcleo estiver completamente frio.O processo de geração de estresse térmico durante o resfriamento rápido.
(4) Na fase inicial do resfriamento, a camada superficial esfria rapidamente e uma diferença de temperatura começa a ocorrer entre ela e o núcleo.Devido às características físicas de expansão e contração térmica, o volume da superfície deve encolher de forma confiável, mas a temperatura central ainda é alta e o volume específico é grande, o que impedirá que a superfície encolha livremente para dentro, formando assim uma tensão térmica na qual o a superfície é esticada e o núcleo é comprimido.
(5) À medida que o arrefecimento prossegue, a diferença de temperatura acima mencionada continua a aumentar e o stress térmico gerado também aumenta em conformidade.Quando a diferença de temperatura atinge um valor grande, o estresse térmico também é grande.Se a tensão térmica neste momento for inferior à resistência ao escoamento do aço sob condições de temperatura correspondentes, isso não causará deformação plástica e produzirá apenas vestígios de deformação elástica.
(6) Ao resfriar ainda mais, a taxa de resfriamento da camada superficial diminui, a taxa de resfriamento do núcleo acelera correspondentemente, a diferença de temperatura tende a diminuir e o estresse térmico também diminui gradualmente.À medida que a tensão térmica diminui, a deformação elástica acima também diminui correspondentemente.