سرد کشیده بدون درز (CDS) یک است لوله فولادی دقیقی که با کشیدن مواد آماده از طریق قالب (و معمولاً روی سنبه) برای افزایش استحکام تسلیم و پرداخت سطح تولید میشود. در درجه اول توسط ASTM A519 اداره می شود و استاندارد سیلندرهای هیدرولیک و محورهای خطی است. در حین ماشینکاری نامتقارن یا شکاف طولی به دلیل تنش باقیمانده حلقه، از طریق تاب خوردگی فاجعه بار ('اثر موز') از کار می افتد.
سوالات میدانی متداول در مورد لوله سرد کشیده شده
چرا لوله بلافاصله پس از برش کلید خم می شود؟
این آزاد شدن تنش پسماند نامتقارن است. طراحی سرد یک پوسته بیرونی با فشار بالا و یک هسته فشاری ایجاد می کند. بریدن یک راه کلید باعث شکستن محفظه کششی در یک طرف می شود و به هسته فشاری اجازه می دهد تا لوله را به سمت کمان (مقعر به سمت برش) فشار دهد.
چرا قطر سوراخ پس از چرخاندن OD کوچک شد؟
کم کردن OD لایه کششی 'hoop' را که هسته را فشرده می کرد حذف می کند. هنگامی که این محدودیت بیرونی برداشته شد، تنش های داخلی فشاری به سمت بیرون شل می شود و باعث می شود که قطعه طولانی شود و سوراخ کمی منقبض شود.
صدای 'پاپ' بلندی که هنگام جدا شدن از لولههای سینک کشیده شنیده میشود چیست؟
این صدا انتشار قابل شنیدن تنش کششی شدید حلقه است. بر خلاف لوله های کشیده شده با سنبه، لوله های سینک کشیده (کشش هوا) کشش بالایی بر روی OD دارند. شیارهای عمیق ساختار را ضعیف می کند تا زمانی که مواد باقیمانده دیگر نتواند تنش را مهار کند و باعث می شود که به صورت طولی شکافته یا شکافته شود.
قاتل پنهان: استرس حلقه و ترک های طولی
لوله های بدون درز کشیده شده سرد (CDS) پوشش سطحی و تحمل ابعادی بالاتری را در مقایسه با همتایان روکش گرم ارائه می دهند، اما یک 'باتری پنهان' انرژی ذخیره شده را حمل می کنند: تنش حلقه باقی مانده . بر خلاف فولاد نورد گرم که نسبتاً تنش خنثی است، لوله کشی سرد اساساً یک فنر از پیش بارگذاری شده است. جهت و شدت این تنش کاملاً به روش ترسیم بستگی دارد.
'اثر پوست' (ماندرل کشیده شده)
اکثر CDS های دقیق روی یک سنبه کشیده می شوند. این یک پروفایل تنش ایجاد می کند که در آن سطح OD تحت تنش کششی بالا (+) و ID/ هسته تحت تنش فشاری بالا (-) قرار دارد. وقتی OD ('پوست کردن پیاز') را کم می کنید، لایه محفظه کششی را جدا می کنید. هسته فشاری که اکنون نامتعادل است، به صورت طولی منبسط می شود.
'بمب ساعتی' (سینک کشیده شده)
لولههایی که بدون سنبه کشیده شدهاند (Sinking) مشخصات خطرناکی دارند: تنش فشاری شدید حلقه بر روی ID و تنش بالا کششی حلقه بر روی OD. ID به طور مداوم در تلاش است تا گسترش یابد، تنها با استحکام کششی OD متوقف می شود. در محیطهایی با آمونیاک یا کلرید، این انرژی ذخیرهشده، ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC) را تسریع میکند و اغلب لوله را در حالی که روی قفسه مینشیند، شکافته میشود (ترک فصلی).
آیا گالوانیزه کردن لوله سرد بدون عملیات حرارتی بی خطر است؟
نه. شوک حرارتی حمام روی (تقریباً 830 درجه فارنهایت) همراه با تنش باقیمانده زیاد موجود میتواند باعث تردی فلز مایع یا ترکخوردگی استرس آنی در حمام شود.
ماشینکاری پروفیل های اعوجاج
درک وضعیت استرس خاص به شما امکان می دهد جهت اعوجاج را پیش بینی کنید. جدول زیر نشان می دهد که چگونه عملیات استاندارد باعث ایجاد خرابی های هندسی خاص می شود.
عملیات
لایه برداشتن انبار
مکانیسم تنش
اعوجاج ناشی از
چرخش OD
پوست بیرونی (کششی)
هسته فشرده سازی آزاد می شود
رشد طول و فروپاشی حفره
ID خسته کننده
پوست داخلی (فشاری)
تنش بیرونی آزاد می شود
گسترش OD و انقباض طول
کلید / شکاف
OD نامتقارن
انتشار نامتعادل
کمان 'موز' (معروف به سمت برش)
فراق کردن
برش شعاعی
آزادسازی استرس محوری
ظرفشویی صورت (انتهای مقعر/محدب)
مقدمه مهندسی: اگر شناسه لوله کمتر از 50 درصد OD باشد، تنش های پسماند به طور تصاعدی بیشتر می شود. ماشینکاری این لوله های دیواره سنگین بدون کاهش استرس قبلی (SR) تقریباً تضمین شده است که منجر به حرکت می شود.
چگونه سی دی های دیوار سنگین را بدون تاب برداشتن ماشین کنم؟
از پروتکل 'Rough and Rest' استفاده کنید. لوله را تا 0.040' درآورید، آن را باز کنید و بگذارید بنشیند (یا یک تنش در دمای پایین انجام دهد) تا حرکت تنش اولیه قبل از برش نهایی انجام شود.
ASTM A519 'Traightness Trap'
مهندسان اغلب ASTM A519 را مشخص می کنند و معتقدند که یک لوله مستقیم را تضمین می کند. این کار را نمی کند. تحمل صافی استاندارد سخاوتمندانه است (معمولاً 1/8' در 5 فوت)، و برای بسیاری از اندازه ها یا ضخامت های دیوار 'ویژه'، مشخصات بیان می کند که صاف بودن 'متقابل بین خریدار و تولید کننده توافق شده است.'
اگر صراحتاً تلورانس صافی (مثلاً «0.010 اینچ در هر پا حداکثر TIR») در سفارش خرید تعریف نکنید، کارخانهها میتوانند لولههایی را ارسال کنند که بهطور مشهودی خم شدهاند و از نظر فنی با استاندارد مطابقت دارند.
آیا ASTM A519 تمرکز را تضمین می کند؟
خیر. در حالی که CDS تمرکز بهتری نسبت به پرداخت داغ دارد، ASTM A519 تحملهایی را برای OD و ضخامت دیوار یا OD و ID مشخص میکند. متمرکز بودن نتیجه این متغیرها است، نه یک تضمین مستقل، مگر اینکه به طور خاص مذاکره شود.
کاهش استرس (SR) در مقابل بازپخت: معاوضه
برای جلوگیری از اعوجاج، مواد باید تحت درمان حرارتی قرار گیرند. با این حال، 'Annealing' یک اصطلاح گسترده است که می تواند خواص مکانیکی را که برای آن هزینه کرده اید خراب کند.
1. کاهش استرس (SR) - نقطه شیرین
فرآیند: تا 950 درجه فارنهایت تا 1100 درجه فارنهایت گرم کنید، نگه دارید و هوا خنک شود. این کار 85 تا 90 درصد تنش پسماند را حذف می کند و در عین حال بیشتر استحکام تسلیم و سختی حاصل از کشش سرد را حفظ می کند. این برای سیلندرهای هیدرولیک و محورهای خطی ایده آل است.
2. Soft Anneal / Dead Soft - The Danger Zone
فرآیند: بالاتر از دمای بحرانی بالایی (~1600 درجه فارنهایت) گرم کنید و در کوره خنک کنید. این 100٪ تنش باقیمانده را حذف می کند اما از بین می برد . سخت شدن کار سرد را یک لوله CDS 1018 با قدرت تسلیم 70 ksi به ~40 ksi (خواص نورد گرم) کاهش می یابد.
آیا می توانم قدرت تسلیم را پس از بازپخت کامل بازیابی کنم؟
نه از طریق عملیات حرارتی به تنهایی. هنگامی که فولاد سرد کشیده شده به طور کامل آنیل شد، کار سخت شدن از بین می رود. استحکام را فقط می توان با کار دوباره سرد مواد یا درگیر شدن در فرآیندهای گران قیمت خاموش کردن و تمپر (اگر آلیاژ اجازه دهد) بازیابی کرد.
وقتی لوله سرد کشیده شده انتخاب اشتباهی است
ماشینکاری نامتقارن سنگین: اگر بیش از 30 درصد سطح مقطع را از یک طرف آسیاب کنید (مثلاً کلیدهای بلند)، قطعه تاب می یابد. قبل از برش از Hot Finished Seamless (HFS) یا تنش زدایی استفاده کنید.
سرویس با حرارت بالا: اگر قطعه در دمای بالای 500 درجه فارنهایت کار کند، ممکن است فشار لوله در سرویس کاهش یابد و منجر به تغییرات ابعادی غیرقابل پیش بینی شود.
محیط های سوزاننده: بدون تنش زدایی، تنش حلقه باقیمانده بالا باعث می شود CDS در حضور کلریدها یا آمونیاک به ترک خوردگی فصلی بسیار حساس شود.
عیب یابی سوالات متداول: لوله های سرد کشیده شده
چگونه از اعوجاج 'سیگار' هنگام چرخاندن شفت های بلند جلوگیری کنم؟
این شکل (چربی در وسط) ناشی از ترکیب فشار دم با آزاد شدن تنش پسماند است. برای رفع این مشکل، فشار دم را به حداقل مطلق مورد نیاز برای نگه داشتن قطعه کاهش دهید، یا به استراتژی ماشینکاری 'Rough and Rest' تغییر دهید تا اجازه دهید تنش قبل از پاس نهایی برابر شود.
چرا 'Season Cracking' در موجودی بدون بار رخ می دهد؟
ترکخوردگی فصلی شکلی از ترک خوردگی تنشی (SCC) است که توسط تنش پسماند داخلی حلقه ناشی از فرآیند کشش سرد هدایت میشود. اگر محیط ذخیره حاوی مقدار کمی آمونیاک یا کلرید باشد، حمله شیمیایی مرزهای دانه را تحت تنش کششی هدف قرار می دهد و باعث می شود که لوله خود به خود شکافته شود.
مقایسه: چه زمانی Hot Finished Seamless (HFS) ایمن تر از CDS است؟
زمانی که مواد قابل توجهی باید به صورت نامتقارن برداشته شوند (مانند فرزکاری جیب های عمیق) یا زمانی که قطعه به انرژی داخلی ذخیره شده نیاز ندارد، HFS انتخاب مطمئن تری است. در حالی که HFS تحمل ابعادی کمتری دارد، در مقابل تنش خنثی است و در حین ماشینکاری سنگین خم نمیشود.
چگونه کاهش استرس (SR) بر انطباق قدرت تسلیم ASTM A519 تأثیر می گذارد؟
تنش زدایی مناسب (950 درجه فارنهایت تا 1100 درجه فارنهایت) معمولاً استحکام تسلیم را 15-10٪ کاهش می دهد، اما معمولاً مواد را در حداقل الزامات ASTM A519 برای لوله های سرد نگه می دارد. با این حال، بازپخت کامل، استحکام را به زیر حداقلهای استاندارد کاهش میدهد.
آیا تعیین 'ASTM A519' به طور خودکار از لولههای خمیده جلوگیری میکند؟
خیر. تلورانس صافی پیشفرض در ASTM A519 بسیار شل است (اغلب 1/8 اینچ در 5 فوت) و اغلب به صورت پیشفرض روی 'توافق متقابل' تنظیم میشود. برای اطمینان از آماده بودن موجودی ماشین، باید صراحتاً یک شرط صافی (مثلاً 0.010'/ft) را در سفارش خرید خود بیان کنید.
