ШВИДКЕ ВИЗНАЧЕННЯ: ХОЛОДНОВИТЯГНАНА ТРУБА
Cold Drawn Seamless (CDS) — це a прецизійна сталева труба , виготовлена шляхом протягування гарячої обробки через матрицю (і зазвичай через оправку) для підвищення межі текучості та якості поверхні. Основним чином регулюється ASTM A519 , це стандарт для гідравлічних циліндрів і лінійних валів. Він виходить з ладу через катастрофічне викривлення ('ефект банана') під час асиметричної механічної обробки або поздовжнього розколювання через непослаблену залишкову кільцеву напругу.
ПОШИРЕНІ ЗАПИТАННЯ ПРО ХОЛОДНОВИТЯГНУТУ ТРУБУ
Чому труба прогинається відразу після прорізання шпонкової канавки?
Це зняття асиметричної залишкової напруги. Холодне витягування створює зовнішню оболонку високого натягу та серцевину, що стискається. Вирізання шпоночного паза порушує захист від розтягування з одного боку, дозволяючи серцевині, що стискається, штовхати трубу в дугу (увігнуту в бік розрізу).
Чому діаметр отвору зменшився після повороту OD?
Зменшення зовнішнього діаметра видаляє «кільцевий» шар, який стискав серцевину. Після усунення цього зовнішнього обмеження внутрішні стискаючі напруги послаблюються назовні, в результаті чого деталь подовжується, а отвір трохи звужується.
Що таке гучний «хлопок», який чути, коли відривається труба, що тягнеться раковиною?
Цей звук є чутним вивільненням екстремального розтягуючого навантаження. На відміну від труб, що тягнеться на оправці, труба, що тягнеться повітрям, має високу напругу на OD. Глибокі канавки послаблюють структуру до тих пір, поки матеріал, що залишився, більше не зможе стримувати напругу, що спричиняє його розрив або подовжнє розколювання.
Прихований вбивця: напруга кільця та поздовжнє розтріскування
Холоднотягнуті безшовні (CDS) труби пропонують чудову обробку поверхні та допуски на розміри порівняно з аналогами з гарячою обробкою, але вони містять «приховану батарею» накопиченої енергії: залишкове кільцеве напруження . На відміну від гарячекатаної сталі, яка є відносно нейтральною до напруги, холоднотягнуті труби, по суті, є попередньо напруженою пружиною. Напрямок і інтенсивність цього стресу повністю залежать від методу малювання.
'Ефект шкіри' (витягнутий оправкою)
Найбільш точні CDS витягуються на оправці. Це створює профіль напруги, де зовнішня поверхня відчуває високу напругу розтягування (+), а внутрішній/сердечник відчуває високу напругу стиску (-). Коли ви зменшуєте OD ('очищення цибулі'), ви видаляєте шар стримування на розтяг. Стискаюче ядро, тепер незбалансоване, розширюється поздовжньо.
'Бомба уповільненої дії' (намальована раковина)
Труби, витягнуті без оправки (поглинання), мають небезпечний профіль: надзвичайне кольцеве напруження стискання на внутрішньому діаметрі та високе кольцеве напруження розтягування на зовнішньому діаметрі. ID постійно намагається розширитися, стримуючись лише міцністю на розтяг OD. У середовищах з аміаком або хлоридами ця накопичена енергія прискорює корозійне розтріскування під напругою (SCC), часто розколюючи трубу, коли вона стоїть на полиці (сезонне розтріскування).
Чи безпечно оцинковувати холоднотягнуту трубу без термічної обробки?
Ні. Термічний удар цинкової ванни (приблизно 830°F) у поєднанні з існуючою високою залишковою напругою може спровокувати крихкість рідкого металу або миттєве розтріскування під напругою у ванні.
Обробка профілів викривлення
Розуміння конкретного напруженого стану дозволяє передбачити напрямок викривлення. У наведеній нижче таблиці показано, як стандартні операції викликають певні геометричні помилки.
| Операція |
видалення запасу |
Механізм напруги шару |
, що призводить до викривлення |
| О. Д. Токарна справа |
Зовнішня оболонка (розтягнення) |
Релізи стиснення ядра |
Зростання довжини та згортання отвору |
| ID Нудно |
Внутрішня шкіра (компресія) |
Зовнішня напруга знімається |
Розширення зовнішнього діаметра та зменшення довжини |
| Шпонковий паз/проріз |
Асиметричний OD |
Незбалансований випуск |
Бант 'Банан' (Увігнутий до зрізу) |
| Розставання |
Радіальний розріз |
Зняття осьової напруги |
Обличчя (увігнуті/опуклі кінці) |
Технічний висновок: якщо внутрішній діаметр труби менше 50% зовнішнього діаметра, залишкові напруги експоненціально вищі; обробка цих товстостінних труб без попереднього зняття напруги (SR) майже гарантовано призведе до руху.
Як обробляти важкі стіни CDS без деформації?
Використовуйте протокол 'Rough and Rest'. Грубо обробіть трубу з точністю до 0,040 дюйма, зніміть її та залиште (або виконайте зняття напруги при низькій температурі), щоб дати змогу первинному переміщенню напруги відбутися перед остаточним різанням.
ASTM A519 'Пастка прямолінійності'
Інженери часто вказують ASTM A519 , вважаючи, що це гарантує пряму трубу. Це не так. Стандартні допуски прямолінійності значні (зазвичай 1/8' на 5 футів), і для багатьох розмірів або 'особливих' товщин стін у специфікації зазначено, що прямолінійність 'взаємно узгоджена між покупцем і виробником'.
Якщо ви чітко не визначите допуск прямолінійності (наприклад, '0,010 дюйма на фут макс. TIR') у замовленні на купівлю, комбінати можуть відправляти труби з помітним викривленням, і вони технічно відповідатимуть стандарту.
Чи гарантує ASTM A519 концентричність?
Ні. Хоча CDS має кращу концентричність, ніж гаряче покриття, ASTM A519 визначає допуски для OD і товщини стінки або OD і ID. Концентричність є результатом цих змінних, а не незалежною гарантією, якщо не обговорюється спеціально.
Зняття напруги (SR) проти відпалу: компроміс
Для запобігання викривлення матеріал необхідно термічно обробити. Однак 'відпал' — це широкий термін, який може зіпсувати механічні властивості, за які ви заплатили.
1. Зняття стресу (SR) - The Sweet Spot
Процес: нагрійте до ~950°F - 1100°F, витримайте та охолодіть на повітрі. Це усуває ~85-90% залишкової напруги, зберігаючи більшу частину межі текучості та твердості, отриманих від холодного витягування. Це ідеально підходить для гідравлічних циліндрів і лінійних валів.
2. Soft Anneal / Dead Soft - The Danger Zone
Процес: нагрійте вище верхньої критичної температури (~1600°F) і охолодіть піч. Це усуває 100% залишкової напруги, але знищує нагартування в холодному стані. Труба 1018 CDS з межею текучості 70 ksi впаде до ~40 ksi (властивості гарячого прокату).
Чи можна відновити межу текучості після повного відпалу?
Не лише термічною обробкою. Після повного відпалу холоднотягнутої сталі робоче зміцнення втрачається. Міцність можна відновити лише повторною холодною обробкою матеріалу або залученням до дорогих процесів гарту та відпустки (якщо дозволяє сплав).
Коли холоднотягнуті труби є неправильним вибором
Важка асиметрична обробка: якщо фрезерувати >30% поперечного перерізу з одного боку (наприклад, довгі шпонкові канавки), деталь деформується. Використовуйте Hot Finished Seamless (HFS) або Stress Relieve перед різанням.
Експлуатація при високій температурі: якщо компонент працює при температурі вище 500°F, трубка може розрядитися під час експлуатації, що призведе до непередбачуваних змін розмірів.
Їдкі середовища: без зняття напруги висока залишкова кільцева напруга робить CDS дуже сприйнятливими до сезонного розтріскування в присутності хлоридів або аміаку.
Поширені запитання щодо усунення несправностей: холоднотягнуті труби
Як запобігти «сигарним» викривленням під час повороту довгих валів?
Ця форма (жир посередині) спричинена тиском задньої бабки в поєднанні зі зняттям залишкової напруги. Щоб виправити це, зменшіть тиск на задню бабку до абсолютного мінімуму, необхідного для утримання деталі, або перейдіть до стратегії обробки 'Чорнова та відпочинок', щоб дати можливість вирівняти напругу перед останнім проходом.
Чому 'злом сезону' відбувається в інвентарі без завантаження?
Сезонне розтріскування — це форма корозійного розтріскування під напругою (SCC), викликаного внутрішнім залишковим кільцевим напруженням у процесі холодного витягування. Якщо середовище зберігання містить сліди аміаку або хлоридів, хімічна атака спрямована на межі зерен під напругою розтягування, що спричиняє спонтанний розкол трубки.
Порівняння: коли безшовне покриття з гарячою обробкою (HFS) безпечніше, ніж CDS?
HFS є безпечнішим вибором, коли значний матеріал потрібно видалити асиметрично (наприклад, фрезерування глибоких кишень) або коли деталь не потребує накопиченої внутрішньої енергії. Хоча HFS має менші допуски на розміри, він нейтральний до навантажень і не буде вигинатися або деформуватися під час важкої механічної обробки.
Як зняття напруги (SR) впливає на відповідність межі текучості ASTM A519?
Належне зняття напруги (950°F-1100°F) зазвичай знижує межу текучості на 10-15%, але зазвичай утримує матеріал у межах мінімальних вимог ASTM A519 для холоднооброблених труб. Однак повний відпал призведе до зниження міцності нижче стандартних мінімальних значень «за кресленням».
Чи вказівка 'ASTM A519' автоматично запобігає вигнутій трубці?
Ні. Стандартний допуск прямолінійності в ASTM A519 дуже невеликий (часто 1/8 дюйма на 5 футів) і часто використовується як 'взаємно узгоджений'. Ви повинні чітко вказати вимогу прямолінійності (наприклад, 0,010'/фут) у своєму замовленні на придбання, щоб гарантувати готовність до машин.
