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Todos estão familiarizados com os problemas de corrosão intergranular e corrosão sob tensão de aço inoxidável austenítico.

O teste de tendência à corrosão intergranular do aço inoxidável é um conteúdo comum em documentos de projeto, e o conteúdo relevante em normas como HG/T 20581 também é relativamente claro. O teste hidrostático ou o teor de íons cloreto no meio operacional também é uma preocupação básica ao projetar equipamentos de aço inoxidável austenítico. Além dos íons cloreto, o sulfeto de hidrogênio úmido, o ácido politiônico e outros ambientes que podem produzir sulfetos também podem causar fissuração por corrosão sob tensão do aço inoxidável austenítico.

Vale ressaltar que embora o aço inoxidável austenítico não seja mencionado no capítulo sobre corrosão úmida por sulfeto de hidrogênio na HG/T 20581, a literatura de referência aponta que o aço inoxidável austenítico tem uma capacidade muito maior de dissolver o hidrogênio atômico do que o aço ferrítico. , mas a corrosão sob tensão por sulfeto de hidrogênio úmido induzida por hidrogênio ainda ocorrerá, especialmente após a deformação da transformação da estrutura martensítica ocorrer durante o endurecimento por trabalho a frio.

O endurecimento por trabalho a frio aumenta a suscetibilidade à corrosão sob tensão

O aço inoxidável austenítico possui excelentes propriedades de trabalho a frio, mas seu endurecimento por trabalho é muito óbvio. Quanto maior o grau de deformação por trabalho a frio, maior será o aumento da dureza. O aumento da dureza devido ao endurecimento por trabalho também é uma causa importante de fissuração por corrosão sob tensão em aços inoxidáveis, especialmente aqueles no metal base e não na solda.

Existem alguns casos abaixo:

O primeiro tipo de caso é depois aço inoxidável austenítico é a fiação a frio para processar uma cabeça elíptica ou em forma de disco, a deformação a frio na zona de transição é maior e a dureza também atinge a maior. Após a colocação em uso, ocorreu corrosão sob tensão por íons cloreto na zona de transição, causando vazamento do equipamento.

O segundo tipo de caixa é uma junta de dilatação corrugada em forma de U feita por hidroformação após laminação de placas de aço inoxidável. A deformação a frio é maior na crista da onda e a dureza também é maior. A maior parte das fissuras por corrosão sob tensão ocorre ao longo da crista da onda, e as fissuras ocorrem ao longo de um círculo de cristas de onda. Acidente de explosão envolvendo fratura frágil de baixa tensão.

O terceiro tipo de caso é a fissuração por corrosão sob tensão de tubos corrugados de troca de calor. Os tubos corrugados de troca de calor são extrudados a frio a partir de tubos sem costura de aço inoxidável. As cristas e depressões estão sujeitas a vários graus de deformação a frio e adelgaçamento. As cristas e depressões podem causar diversas fissuras por corrosão sob tensão.

A essência do endurecimento por trabalho a frio do aço inoxidável austenítico é a geração de martensita por deformação. Quanto maior a deformação por trabalho a frio, mais deformação a martensita é produzida e maior a dureza. Ao mesmo tempo, a tensão interna no interior do material também é maior. se o tratamento térmico em solução sólida for realizado após o processamento e a formação, a dureza pode ser reduzida e a tensão residual pode ser bastante reduzida. Ao mesmo tempo, a estrutura martensítica também pode ser eliminada, evitando assim a fissuração por corrosão sob tensão.

Problemas de fragilização causados ​​por serviço prolongado em altas temperaturas

Atualmente, o aço Cr-Mo com maior resistência a altas temperaturas é o principal material para recipientes e tubos em temperaturas entre 400 e 500°C, enquanto vários aços inoxidáveis ​​austeníticos são usados ​​principalmente em temperaturas entre 500 e 600°C ou mesmo 700°C. No projeto, as pessoas tendem a prestar mais atenção à resistência a altas temperaturas do aço inoxidável austenítico e exigem que seu teor de carbono não seja muito baixo. A tensão admissível em altas temperaturas é obtida extrapolando o teste de resistência a altas temperaturas, que pode garantir que nenhuma ruptura por fluência ocorrerá durante 100,000 horas de serviço sob a tensão de projeto.

No entanto, o problema da fragilização do aço inoxidável austenítico devido ao envelhecimento em altas temperaturas não pode ser ignorado. Após serviço de longo prazo em altas temperaturas, o aço inoxidável austenítico sofrerá uma série de mudanças estruturais, que afetarão seriamente uma série de propriedades mecânicas do aço, especialmente a fragilidade. Aumentou significativamente e a tenacidade diminuiu significativamente.

O problema de fragilização após serviço prolongado em altas temperaturas é geralmente causado por dois fatores, um é a formação de carbonetos e o outro é a formação da fase σ. A fase de carboneto e a fase σ continuam a precipitar ao longo do cristal após o material ter estado em serviço por um longo período de tempo e até formam fases frágeis contínuas nos limites dos grãos, o que pode facilmente causar fratura intergranular.

A faixa de temperatura de formação da fase σ (composto intermetálico Cr-Fe) é de aproximadamente 600 a 980°C, mas a faixa de temperatura específica está relacionada à composição da liga. O resultado da precipitação da fase σ é que a resistência do aço austenítico aumenta significativamente (a resistência pode ser duplicada), e também se torna duro e quebradiço. O alto cromo é a principal razão para a formação da fase σ de alta temperatura. Mo, V, Ti, Nb, etc. são elementos de liga que promovem fortemente a formação da fase σ.

A temperatura de formação do carboneto (Cr23C6) está em a faixa de temperatura de sensibilização do aço inoxidável austenítico, que é 400~850 ℃. O Cr23C6 se dissolverá acima do limite superior da temperatura de sensibilização, mas o Cr dissolvido promoverá a formação adicional da fase σ.

Portanto, quando o aço austenítico é usado como aço resistente ao calor, a compreensão e a prevenção da fragilização por envelhecimento em alta temperatura devem ser reforçadas. Assim como o monitoramento de metais em usinas termelétricas, a estrutura metalográfica e as alterações de dureza podem ser inspecionadas regularmente. Se necessário, amostras podem ser retiradas para inspeções metalográficas e de dureza, e até mesmo testes abrangentes de propriedades mecânicas e resistência durável podem ser realizados.

A importância do pré-aquecimento antes da soldagem e do tratamento térmico pós-soldagem

Pré-aqueça antes de soldar

O pré-aquecimento antes da soldagem e o tratamento térmico após a soldagem são muito importantes para garantir a qualidade da soldagem. A soldagem de componentes importantes, a soldagem de ligas de aço e a soldagem de peças espessas requerem pré-aquecimento antes da soldagem. As principais funções do pré-aquecimento antes da soldagem são as seguintes:

(1) O pré-aquecimento pode diminuir a taxa de resfriamento após a soldagem, facilitar o escape do hidrogênio difuso no metal de solda e evitar rachaduras induzidas pelo hidrogênio. Ao mesmo tempo, também reduz o grau de endurecimento da solda e da zona afetada pelo calor e melhora a resistência à trinca da junta soldada.

(2) O pré-aquecimento pode reduzir o estresse de soldagem. O pré-aquecimento local uniforme ou o pré-aquecimento geral podem reduzir a diferença de temperatura (também chamada de gradiente de temperatura) entre as peças a serem soldadas na área de soldagem. Desta forma, por um lado, a tensão de soldadura é reduzida e, por outro lado, a taxa de deformação da soldadura é reduzida, o que é útil para evitar fissuras na soldadura.

(3) O pré-aquecimento pode reduzir a restrição de estruturas soldadas, especialmente em juntas de canto. À medida que a temperatura de pré-aquecimento aumenta, a taxa de incidência de fissuras diminui.

A seleção da temperatura de pré-aquecimento e da temperatura intercamada não está apenas relacionada à composição química do aço e da haste de soldagem, mas também à rigidez da estrutura de soldagem, método de soldagem, temperatura ambiente, etc., e deve ser determinada após consideração abrangente. desses fatores. Além disso, a uniformidade da temperatura de pré-aquecimento na direção da espessura da chapa de aço e a uniformidade na área de solda têm um impacto importante na redução do estresse de soldagem. A largura do pré-aquecimento local deve ser determinada de acordo com a condição de restrição da peça a ser soldada. Geralmente, deve ser três vezes a espessura da parede ao redor da área de solda e não deve ser inferior a 150-200 mm. Se o pré-aquecimento for irregular, em vez de reduzir a tensão de soldagem, aumentará a tensão de soldagem.

Tratamento térmico pós-soldagem

O objetivo do tratamento térmico pós-soldagem é triplo: eliminar o hidrogênio, eliminar o estresse de soldagem e melhorar a estrutura da solda e o desempenho geral.

O tratamento de eliminação de hidrogênio pós-solda refere-se ao tratamento térmico de baixa temperatura realizado após a soldagem ser concluída e a solda ainda não ter esfriado abaixo de 100°C. A especificação geral é aquecer a 200 ~ 350 ℃ e manter aquecido por 2 a 6 horas. A principal função do tratamento de eliminação de hidrogênio pós-soldagem é acelerar o escape de hidrogênio na solda e na zona afetada pelo calor, e é extremamente eficaz na prevenção de trincas durante a soldagem de aço de baixa liga.

Durante o processo de soldagem, devido ao aquecimento e resfriamento desiguais, bem como às restrições ou restrições externas do próprio componente, a tensão de soldagem sempre será gerada no componente após a conclusão do trabalho de soldagem. A existência de tensões de soldagem nos componentes reduzirá a capacidade real de carga da área da junta soldada e causará deformação plástica. Em casos graves, também causará danos ao componente.

O tratamento térmico de alívio de tensão visa reduzir o limite de escoamento da peça soldada sob alta temperatura para atingir o objetivo de relaxar a tensão de soldagem. Existem dois métodos comumente usados: um é o revenido geral em alta temperatura, ou seja, colocar toda a soldagem em um forno de aquecimento, aquecê-la lentamente até uma determinada temperatura, depois mantê-la aquecida por um período de tempo e, finalmente, resfriá-la em ao ar ou na fornalha. Este método pode eliminar 80%-90% do estresse de soldagem. Outro método é o revenido local em alta temperatura, ou seja, apenas aquecer a solda e sua área circundante e, em seguida, resfriá-la lentamente para reduzir o valor de pico da tensão de soldagem e tornar a distribuição de tensão mais suave, eliminando parcialmente a tensão de soldagem.

Após a soldagem de alguns materiais de liga de aço, as juntas soldadas apresentarão estruturas endurecidas, o que deteriorará as propriedades mecânicas dos materiais. Além disso, esta estrutura endurecida pode causar danos nas juntas sob a ação das tensões de soldagem e do hidrogênio. Se após o tratamento térmico a estrutura metalográfica da junta for melhorada, a plasticidade e a tenacidade da junta soldada serão melhoradas, melhorando assim as propriedades mecânicas abrangentes da junta soldada.

Coisas a serem observadas ao dobrar placas de aço inoxidável

1. Quanto mais espessa for a placa de aço inoxidável, maior será a resistência à flexão necessária. À medida que a espessura da placa aumenta, a resistência à flexão deve ser ajustada de acordo ao ajustar a dobradeira.

2. No tamanho da unidade, quanto maior a resistência à tração da placa de aço inoxidável, quanto menor o alongamento, e a resistência à flexão e o ângulo de flexão necessários também devem ser maiores.

3. A espessura da placa de aço inoxidável no desenho do projeto corresponde ao raio de curvatura. A experiência mostra que o tamanho desenvolvido do produto dobrado é o lado em ângulo reto menos a soma das espessuras das duas placas, o que atende aos requisitos de precisão do projeto.

4. Quanto maior o limite de escoamento do aço inoxidável, mais forte será a recuperação elástica. Para conseguir um ângulo de 90° na secção curva, o ângulo de formação de comprimidos necessário deve ser reduzido.

5. Comparado com aço carbono, aço inoxidável com a mesma espessura tem ângulos de flexão maiores e requer atenção especial, caso contrário ocorrerão fissuras por flexão e afetarão a resistência da peça de trabalho.

Eu me pergunto o quanto vocês, fãs de ouro, sabem sobre tubos de aço sem costura? O tubo de aço sem costura é um material de aço redondo, quadrado ou retangular com seção transversal oca e sem costuras ao redor. Tubos de aço sem costura são feitos de lingotes de aço ou tubos sólidos que são perfurados em tubos capilares e depois laminados a quente, laminados a frio ou trefilados a frio. Tubos de aço sem costura possuem seções transversais ocas e são amplamente utilizados como tubos para transporte de fluidos. Em comparação com materiais de aço sólido, como aço redondo, os tubos de aço são mais leves quando a resistência à flexão e à torção são iguais. São um aço de seção transversal econômico e amplamente utilizado na fabricação de estruturas. peças e peças mecânicas, como andaimes de aço para perfuratrizes de petróleo, etc.

História de desenvolvimento de tubos de aço sem costura
A produção de tubos de aço sem costura tem uma história de quase 100 anos.
Os irmãos alemães Mannesmann inventaram pela primeira vez a máquina perfuradora de laminação cruzada de dois rolos em 1885, e a máquina laminadora de tubos de ciclo em 1891. Em 1903, o suíço RC Stiefel inventou a máquina laminadora automática de tubos (também chamada de máquina laminadora superior). máquina de tubos) e mais tarde surgiram várias máquinas de estiramento, como máquinas de laminação contínua de tubos e máquinas de elevação de tubos, e a moderna indústria de tubos de aço sem costura começou a se formar.

Na década de 1930, a variedade e a qualidade dos tubos de aço foram melhoradas devido à adoção de laminadoras de tubos de três rolos, extrusoras e máquinas periódicas de tubos laminados a frio. Na década de 1960, devido ao aprimoramento das laminadoras contínuas de tubos e ao surgimento das máquinas perfuradoras de três rolos, especialmente ao sucesso da aplicação de redutores de tensão e tarugos de fundição contínua, a eficiência da produção foi melhorada e a capacidade dos tubos sem costura competirem com tubos soldados. foi aprimorado. Na década de 1970, os tubos sem costura e os tubos soldados acompanhavam o ritmo uns dos outros e a produção mundial de tubos de aço aumentava a uma taxa superior a 5% ao ano.
Depois de 1953, a China atribuiu grande importância ao desenvolvimento da indústria de tubos de aço sem costura e inicialmente formou um sistema de produção para laminação de vários tubos grandes, médios e pequenos. Os tubos de cobre também geralmente usam laminação cruzada e perfuração de lingotes, laminação de tubos e processos de trefilação de bobinas.

Os usos e classificação de tubos de aço sem costura
Finalidade: O tubo de aço sem costura é um aço econômico de seção transversal que desempenha um papel importante na economia nacional e é amplamente utilizado em petróleo, indústria química, caldeiras, usinas de energia, navios, fabricação de máquinas, automóveis, aviação, aeroespacial, energia, geologia , construção e diversos setores, como a indústria militar.

Classificação:
① De acordo com o formato da seção transversal: tubo de seção transversal circular, tubo de seção transversal com formato especial

②De acordo com o material: tubo de aço carbono, tubo de liga de aço, tubo de aço inoxidável, tubo composto

③ De acordo com o método de conexão: tubo de conexão roscado, tubo soldado

④De acordo com o método de produção: tubos laminados a quente (extrudados, revestidos, expandidos), tubos laminados a frio (trefilados)

⑤De acordo com o uso: tubos de caldeiras, tubos de poços de petróleo, tubos de oleodutos, tubos estruturais, tubos de fertilizantes…

Processo de produção de tubos de aço sem costura
① Os principais processos de produção de tubos de aço sem costura laminados a quente (principais processos de inspeção):

Preparação e inspeção de peças brutas de tubos → Aquecimento de peças brutas de tubos → Perfuração → laminação de tubos → Reaquecimento de tubos de resíduos → determinação (redução) do diâmetro → Tratamento térmico → Endireitamento de tubos acabados → Acabamento → Inspeção (não destrutiva, física e química, inspeção de Taiwan ) → armazenamento

②Os principais processos de produção de tubos de aço sem costura laminados a frio (trefilados)

Preparação da peça bruta→decapagem e lubrificação→laminação a frio (desenho)→tratamento térmico→endireitamento→acabamento→inspeção

O fluxograma do processo de produção de tubos de aço sem costura laminados a quente é o seguinte: