การแก้ไขปัญหาท่อดึงเย็น: ความเค้นตกค้าง การบิดเบี้ยว และช่องโหว่ ASTM A519

นักฆ่าที่ซ่อนอยู่: ความเครียดแบบห่วงและการแคร็กตามยาว

ท่อไร้รอยต่อแบบดึงเย็น (CDS) ให้พื้นผิวสำเร็จและพิกัดความเผื่อขนาดที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับท่อที่เสร็จแล้วโดยใช้ความร้อน แต่จะมี 'แบตเตอรี่ที่ซ่อนอยู่' ของพลังงานที่เก็บไว้:  ของห่วงที่ตกค้าง ความเค้น ซึ่งแตกต่างจากเหล็กแผ่นรีดร้อนซึ่งค่อนข้างเป็นกลางโดยเน้นที่ท่อดึงเย็นโดยพื้นฐานแล้วเป็นสปริงโหลดล่วงหน้า ทิศทางและความรุนแรงของความเค้นนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการวาดโดยสิ้นเชิง

'เอฟเฟกต์ผิวหนัง' (วาดจากแมนเดรล)

CDS ที่มีความแม่นยำส่วนใหญ่ถูกดึงไว้บนแมนเดรล สิ่งนี้จะสร้างโปรไฟล์ความเค้นโดยที่พื้นผิว OD อยู่ภายใต้ความเค้นแรงดึงสูง (+) และ ID/แกนอยู่ภายใต้ความเค้นอัดสูง (-) เมื่อคุณปิด OD ('การถลกหัวหอม') คุณจะเอาชั้นกักเก็บแรงดึงออก แกนรับแรงอัดซึ่งขณะนี้ไม่สมดุลจะขยายตัวตามยาว

'ระเบิดเวลา' (วาดอ่างล้างจาน)

ท่อที่ดึงโดยไม่มีแมนเดรล (การจม) มีลักษณะที่เป็นอันตราย: แรงกดของห่วงแรงกดสูงบน ID และแรงกดของห่วงแรงดึงสูงบน OD ID พยายามขยายตัวอยู่ตลอดเวลา โดยยึดไว้ด้วยความต้านทานแรงดึงของ OD เท่านั้น ในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียหรือคลอไรด์ พลังงานที่เก็บไว้นี้จะเร่งให้เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด (SCC) ซึ่งมักจะทำให้ท่อแตกขณะวางอยู่บนชั้นวาง (การแคร็กตามฤดูกาล)

โปรไฟล์การบิดเบี้ยวของเครื่องจักร

การทำความเข้าใจสถานะความเครียดที่เฉพาะเจาะจงทำให้คุณสามารถคาดการณ์ทิศทางการบิดเบือนได้ ตารางต่อไปนี้สรุปวิธีที่การดำเนินการมาตรฐานกระตุ้นให้เกิดความล้มเหลวทางเรขาคณิตเฉพาะเจาะจง

ของ	เลเยอร์การกำจัดสต็อค	กลไกความเครียด	ที่ส่งผลให้เกิดการบิดเบือน
การกลึง OD	ผิวด้านนอก (แรงดึง)	การเผยแพร่การบีบอัดคอร์	การเจริญเติบโตตามความยาวและการยุบตัวของการเจาะ
ไอดีน่าเบื่อ	ผิวชั้นใน (บีบอัด)	การปล่อยแรงตึงภายนอก	การขยาย OD และการหดตัวของความยาว
รูกุญแจ/สล็อต	OD ไม่สมมาตร	การปลดปล่อยที่ไม่สมดุล	'กล้วย' คันธนู (เว้าไปทางตัด)
การจากลา	ตัดเรเดียล	การปล่อยความเครียดตามแนวแกน	Face Dishing (ปลายเว้า/นูน)

ประเด็นทางวิศวกรรม:  หาก ID ท่อน้อยกว่า 50% ของ OD ความเค้นตกค้างจะสูงขึ้นแบบทวีคูณ การตัดเฉือนท่อผนังหนักเหล่านี้โดยไม่ต้องบรรเทาความเครียด (SR) ก่อนนั้นเกือบจะรับประกันว่าจะส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหว

ASTM A519 'กับดักความตรง'

วิศวกรมักระบุ  ASTM A519 โดย  เชื่อว่ารับประกันท่อตรง มันไม่ได้ ค่าความคลาดเคลื่อนของความตรงมาตรฐานนั้นกว้างมาก (โดยทั่วไปคือ 1/8' ใน 5 ฟุต) และสำหรับผนังหลายขนาดหรือ 'พิเศษ' ความหนาของผนัง ข้อมูลจำเพาะระบุว่าค่าความตรง  'ตกลงร่วมกันระหว่างผู้ซื้อและผู้ผลิต'

หากคุณไม่ได้กำหนดพิกัดความเผื่อความตรงไว้อย่างชัดเจน (เช่น '0.010 นิ้วต่อฟุต TIR สูงสุด') ในใบสั่งซื้อ โรงงานต่างๆ สามารถจัดส่งท่อที่โค้งงออย่างเห็นได้ชัด และท่อเหล่านี้จะเป็นไปตามมาตรฐานทางเทคนิค

การบรรเทาความเครียด (SR) กับการหลอม: การแลกเปลี่ยน

เพื่อป้องกันการบิดเบี้ยว วัสดุจะต้องได้รับการบำบัดด้วยความร้อน อย่างไรก็ตาม 'การหลอม' เป็นคำกว้างๆ ที่สามารถทำลายคุณสมบัติทางกลที่คุณจ่ายไป

1. การบรรเทาความเครียด (SR) - จุดที่น่าสนใจ

กระบวนการ: ให้ความร้อนถึง ~950°F - 1100°F พักไว้ และปล่อยให้อากาศเย็น วิธีนี้จะขจัดความเค้นตกค้างประมาณ 85-90% ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงและความแข็งของผลผลิตส่วนใหญ่ที่ได้จากการขึ้นรูปเย็น เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบอกไฮดรอลิกและเพลาเชิงเส้น

2. Soft Anneal / Dead Soft - โซนอันตราย

กระบวนการ: ให้ความร้อนเหนืออุณหภูมิวิกฤติส่วนบน (~ 1600°F) และทำให้เตาเย็นลง วิธีนี้จะขจัดความเครียดที่ตกค้างได้ 100% แต่  จะขจัด  ปัญหาการแข็งตัวของงานเย็น ออกไป หลอด CDS 1,018 ที่มีความแข็งแรงคราก 70 ksi จะลดลงเหลือ ~ 40 ksi (คุณสมบัติรีดร้อน)

การแก้ไขปัญหาคำถามที่พบบ่อย: ท่อดึงเย็น

ฉันจะป้องกันการบิดเบี้ยวของ 'ซิการ์' เมื่อกลึงด้ามยาวได้อย่างไร

รูปร่างนี้ (ไขมันตรงกลาง) เกิดจากแรงดันส่วนท้ายรวมกับการปล่อยความเค้นตกค้าง ในการแก้ไขปัญหานี้ ให้ลดแรงกดของส่วนท้ายให้เหลือน้อยที่สุดที่จำเป็นในการจับยึดชิ้นส่วน หรือเปลี่ยนไปใช้กลยุทธ์การตัดเฉือน 'หยาบและพักตัว' เพื่อให้ความเค้นเท่ากันก่อนที่จะผ่านขั้นตอนสุดท้าย

เหตุใด 'Season Cracking' จึงเกิดขึ้นในสินค้าคงคลังที่ไม่มีการโหลด

การแตกร้าวตามฤดูกาลเป็นรูปแบบหนึ่งของการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ซึ่งขับเคลื่อนโดยความเค้นตกค้างภายในห่วงจากกระบวนการดึงเย็น หากสภาพแวดล้อมในการจัดเก็บมีแอมโมเนียหรือคลอไรด์ในปริมาณเล็กน้อย การโจมตีทางเคมีจะมุ่งเป้าไปที่ขอบเขตของเกรนภายใต้ความเครียดแรงดึง ส่งผลให้ท่อแตกออกตามธรรมชาติ

การเปรียบเทียบ: เมื่อใดที่ Hot Finished Seamless (HFS) ปลอดภัยกว่า CDS

HFS เป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่าเมื่อต้องกำจัดวัสดุสำคัญออกอย่างไม่สมมาตร (เช่น การกัดหลุมลึก) หรือเมื่อชิ้นส่วนไม่ต้องการพลังงานภายในที่เก็บไว้ แม้ว่า HFS จะมีพิกัดความเผื่อขนาดที่หลวมกว่า แต่ก็ไม่เกิดความเค้นและจะไม่โค้งงอหรือบิดเบี้ยวระหว่างการตัดเฉือนหนัก

การบรรเทาความเครียด (SR) ส่งผลต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่งของผลผลิตตามมาตรฐาน ASTM A519 อย่างไร

การบรรเทาความเครียดที่เหมาะสม (950°F-1100°F) โดยทั่วไปจะลดความแข็งแรงของผลผลิตลง 10-15% แต่มักจะรักษาวัสดุให้อยู่ในข้อกำหนดขั้นต่ำของ ASTM A519 สำหรับท่องานเย็น อย่างไรก็ตาม การอบอ่อนแบบเต็มจะทำให้กำลังลดลงต่ำกว่าค่าต่ำสุด 'ตามที่ดึง' ของมาตรฐาน

การระบุ 'ASTM A519' จะป้องกันการโค้งงอของท่อโดยอัตโนมัติหรือไม่

ไม่ ค่าเผื่อความตรงตามค่าเริ่มต้นใน ASTM A519 นั้นหลวมมาก (มักจะ 1/8 นิ้วใน 5 ฟุต) และบ่อยครั้งเป็นค่าตั้งต้นที่ 'ตกลงร่วมกัน' คุณต้องระบุข้อกำหนดเรื่องความตรงอย่างชัดเจน (เช่น 0.010'/ฟุต) ในใบสั่งซื้อของคุณเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องจักรจะมีในสต็อก