Как охладить стальную трубу большого диаметра после закалки

Стальные трубы используются для транспортировки жидкостей и порошков, теплообмена и изготовления механических деталей и емкостей, кроме того, это разновидность экономичной стали.Использование стальных труб для изготовления решеток, столбов и механических опор строительных конструкций позволяет снизить вес и сэкономить 20–40% металла, а также реализовать заводское и механизированное строительство.Использование стальных труб для изготовления автодорожных мостов может не только сэкономить сталь и упростить строительство, но и значительно уменьшить площадь, покрытую защитным слоем, что сэкономит инвестиции и затраты на техническое обслуживание.Стальные трубы большого диаметра имеют полую часть, длина которой значительно превышает диаметр или окружность стали.По форме поперечного сечения его можно разделить на круглые, квадратные, прямоугольные и стальные трубы специальной формы;В зависимости от материала его можно разделить на трубы из углеродистой конструкционной стали, трубы из низколегированной конструкционной стали, трубы из легированной стали и трубы из композитной стали;Трубы стальные для теплового оборудования, нефтехимической промышленности, машиностроения, геологического бурения, оборудования высокого давления и т.д.;В зависимости от производственного процесса они делятся на бесшовные стальные трубы и сварные стальные трубы, среди которых бесшовные стальные трубы делятся на горячекатаные и холоднокатаные (тянутые). Два вида сварных стальных труб делятся на сварные стальные трубы с прямым швом. и стальные трубы, сваренные спиральным швом.

1. Каков процесс термообработкистальные трубы большого диаметра?
(1) В процессе термообработки причиной геометрического изменения стальной трубы большого диаметра является напряжение при термообработке.Стресс при термической обработке является относительно сложной проблемой.Это не только причина таких дефектов, как деформация и трещины, но и важное средство повышения усталостной прочности и срока службы заготовок.
(2) Поэтому очень важно понимать механизм и закон изменения напряжения термообработки и освоить метод управления внутренним напряжением.Под напряжением при термообработке понимают напряжение, возникающее внутри заготовки из-за факторов термообработки (термический процесс и процесс трансформации тканей).
(3) Оно саморавновесно во всем или в части объема заготовки, поэтому его называют внутренним напряжением.По характеру действия напряжение термической обработки можно разделить на растягивающее и сжимающее;его можно разделить на мгновенное напряжение и остаточное напряжение по времени его действия, а также на термический стресс и тканевой стресс по причине его образования.
(4) Термическое напряжение формируется из-за несинхронности изменения температуры в различных частях заготовки в процессе нагрева или охлаждения.Например, у твердой заготовки поверхность при нагреве всегда нагревается быстрее, чем сердечник, а при охлаждении стержень остывает медленнее, чем поверхность, поскольку тепло поглощается и рассеивается через поверхность.
(5) Для стальных труб большого диаметра, состав и организационное состояние которых не изменяются, при нахождении их при разных температурах, пока коэффициент линейного расширения не равен нулю, удельный объем будет меняться.Поэтому в процессе нагрева или охлаждения будет возникать взаимное напряжение и внутреннее напряжение.Очевидно, что чем больше разница температур, возникающая в заготовке, тем больше термическое напряжение.

2. Как охладить стальную трубу большого диаметра после закалки?
(1) В процессе закалки заготовка должна быть нагрета до более высокой температуры и охлаждена с большей скоростью.Следовательно, во время закалки, особенно в процессе закалки и охлаждения, будет создаваться большое термическое напряжение.При охлаждении стального шара диаметром 26 мм в воде после нагревания до 700°С происходит изменение температуры поверхности и ядра.
(2) На начальном этапе охлаждения скорость охлаждения поверхности значительно выше, чем у ядра, а разница температур между поверхностью и ядром постоянно увеличивается.При продолжении охлаждения скорость охлаждения поверхности замедляется, тогда как скорость охлаждения ядра относительно увеличивается.Когда скорости охлаждения поверхности и ядра практически равны, разница их температур достигает большой величины.
(3) Впоследствии скорость охлаждения ядра превышает скорость охлаждения поверхности, и разность температур между поверхностью и ядром постепенно уменьшается до полного охлаждения ядра, а также исчезает разница температур.Процесс создания термического напряжения при быстром охлаждении.
(4) На ранней стадии охлаждения приповерхностный слой быстро остывает, и между ним и ядром начинает возникать разница температур.Из-за физических характеристик теплового расширения и холодного сжатия объем поверхностного слоя должен быть надежно сжат, в то время как температура сердцевины высока, а удельный объем велик, что будет препятствовать свободному сжатию поверхностного слоя внутрь, при этом образуется термическое напряжение, при котором поверхностный слой растягивается, а сердце сжимается.
(5) По мере охлаждения вышеупомянутая разность температур продолжает увеличиваться, и соответственно увеличивается результирующее тепловое напряжение.Когда разница температур достигает большого значения, тепловое напряжение также велико.Если термическое напряжение в это время ниже предела текучести стали при соответствующей температуре, это вызовет не пластическую деформацию, а лишь небольшую упругую деформацию.
(6) При дальнейшем охлаждении скорость охлаждения поверхности замедляется, а скорость охлаждения ядра соответственно увеличивается, разность температур имеет тенденцию к уменьшению, и тепловое напряжение постепенно уменьшается.По мере уменьшения термического напряжения указанная выше упругая деформация соответственно уменьшается.