La trempe des tuyaux en acier galvanisé est un processus de traitement thermique clé pour améliorer leurs propriétés mécaniques. Ci-dessous, nous fournirons une explication détaillée de la signification, des effets, des méthodes opératoires, de la sélection de l'agent de trempe, de la position dans le processus de fabrication et des points clés pour un contrôle précis.
I. L'importance et la fonction de la trempe
La trempe est un processus dans lequel les tuyaux en acier galvanisé sont chauffés à la température critique (au-dessus de Ac3 ou Ac1) et maintenus pendant un certain temps, puis rapidement refroidis dans de l'eau, de l'huile ou d'autres milieux. L'objectif principal de ce processus est de transformer l'austénite sous-refroidie en structure martensite ou bainite, améliorant ainsi considérablement les propriétés mécaniques des tuyaux en acier telles que la dureté, la résistance à l'usure, la résistance, l'élasticité et la ténacité.
Après la trempe et suivi d'un revenu à différentes températures, les propriétés mécaniques complètes du tube en acier peuvent être ajustées pour répondre aux exigences de divers scénarios d'application. Pour certains aciers spéciaux, la trempe peut également améliorer leurs propriétés physiques et chimiques, comme l'amélioration du ferromagnétisme et l'amélioration de la résistance à la corrosion, etc.
II. Impact sur la qualité des tuyaux en acier
Impact positif
1. Améliorer considérablement les propriétés mécaniques : la dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la fatigue et d'autres indicateurs clés du tuyau en acier après trempe sont grandement améliorées.
2. Obtenir une structure spécifique : former une structure martensite ou bainite, jetant les bases d'un revenu ultérieur pour ajuster les propriétés.
3. Augmenter la durée de vie : une trempe raisonnable peut augmenter la durée de vie de la pièce de 30 à 50 %.
Impacts négatifs et contrôle
1. Contraintes internes et déformation : un refroidissement rapide générera des contraintes internes importantes, qui peuvent entraîner une déformation du tuyau en acier.
2. Risque de fissure : Si la vitesse de refroidissement est trop rapide ou si le processus est inapproprié, des fissures de trempe peuvent se produire.
3. Structure instable : Après trempe, une structure déséquilibrée est obtenue, et il est nécessaire d'effectuer un revenu pour stabiliser la structure et éliminer les contraintes.
III. La place de la trempe dans le processus de fabrication des tuyaux en acier
La trempe est le processus principal du traitement thermique des tubes en acier et elle se situe généralement à l'étape suivante du processus de fabrication :
Processus typique : Préparation des billettes de tube → Chauffage → Perçage et laminage → Contrôle du diamètre et redressage → Trempe → Revenu → Contrôle de précision
Spécifiquement:
1. Après laminage ou formage : Une fois que le tube en acier atteint sa taille de base par laminage à chaud ou formage à froid, il subit un traitement de trempe.
2. Avant le revenu : Après la trempe, il doit être rapidement revenu pour éliminer les contraintes internes et stabiliser la structure.
3. Dans le cadre du processus de trempe et de revenu : pour les tuyaux en acier à haute-résistance, le processus de trempe et de revenu de "trempe + revenu à haute-température" est souvent adopté.
Les lignes de production modernes de tubes en acier adoptent principalement la méthode de chauffage par induction et de trempe continue. Pendant les processus de chauffage, de trempe et de revenu, les tubes en acier se déplacent longitudinalement et avancent en spirale.
IV. Contrôler avec précision les points clés du processus de trempe
Contrôle précis de la température
• Température de chauffage : Pour l'acier hypoeutectoïde, chauffez-le au-dessus de Ac3 de 30 à 50 degrés ; pour l'acier hypereutectoïde, chauffez-le au-dessus de Ac1 de 30 à 50 degrés. En production réelle, des ajustements doivent être effectués en fonction du type d'acier et de la forme de la pièce. Pour les pièces complexes, la température limite inférieure doit être adoptée pour éviter les fissures pendant la trempe.
• Technologie de contrôle de la température : en utilisant des équipements de chauffage de haute-précision (fours à résistance, fours de chauffage par induction) en conjonction avec des algorithmes de contrôle PID, la précision du contrôle de la température peut atteindre ± 1 degré. Plusieurs thermocouples sont installés à l'intérieur du four, permettant un contrôle de la température basé sur la zone-pour garantir l'uniformité de la température, avec une différence de température contrôlée à ±3 degrés.
• Vitesse de chauffage : pour les pièces de forme complexe-et de grande taille-, la vitesse de chauffage est contrôlée entre 5 et 10 degrés/min. Pour les pièces plus simples, elle peut être augmentée jusqu'à 10-15 degrés/min.
2. Contrôle du processus de refroidissement
• Optimisation de la méthode de refroidissement : Il est recommandé aux tubes en acier galvanisé de subir une trempe rotative combinée à un refroidissement synchrone à l'intérieur comme à l'extérieur.
• Refroidissement interne : L'eau est pulvérisée dans le tube à travers la buse, avec un débit d'au moins 10 m/s.
• Refroidissement externe : utiliser des cuves de trempe par pulvérisation ou par immersion et installer des buses d'agitation dans les cuves pour assurer l'écoulement du fluide.
• Paramètres de refroidissement : pour les tubes en acier-à paroi mince (avec une épaisseur de paroi inférieure ou égale à 6 mm), la vitesse de refroidissement dans la plage de température de 650 - 400 degrés doit être supérieure ou égale à 100 degrés/s. Pour les matériaux sujets à la fissuration (tels que le 42CrMo), des mesures telles que la réduction de la température de trempe, la diminution de la vitesse d'écoulement de l'eau et le contrôle de la température de l'eau de sortie (120 - 160 degrés) peuvent être adoptées.
• Gestion du fluide de refroidissement : La température de la solution d'eau salée doit être inférieure ou égale à 60 degrés pour éviter la corrosion ; la concentration et la température de l'agent de trempe polymère doivent être strictement contrôlées.
3. Contrôle complet des paramètres du processus
• Temps d'isolation : calculé en fonction de l'épaisseur effective de la pièce, la formule est τ=kD (où D est l'épaisseur effective et k est le coefficient de correction de charge). Lorsque la densité de chargement dépasse 60 %, le coefficient augmente de 0.3 - 0.5.
• Processus de revenu : Après la trempe, le revenu doit être effectué immédiatement. La température pour le revenu à basse-température est de 150 à 250 degrés et le temps est calculé en fonction de l'épaisseur de la paroi (1 à 2 minutes par millimètre). Par exemple, pour un tuyau en acier de 4 mm d'épaisseur, un revenu pendant 4 à 8 minutes maintiendra la dureté à HRC35-45 et augmentera la ténacité de 20 à 30 %.
• Contrôle de la déformation : en optimisant le processus de trempe pour réduire la concentration de contraintes, par exemple en utilisant la chaleur résiduelle pour l'auto-durcissement-.
4. Inspection de la qualité et validation des processus
• Inspection de la structure : La structure après trempe doit être en martensite ou en bainite, sans quantité significative d'austénite résiduelle.
• Test de performance : vérifiez si les indicateurs tels que la dureté, la résistance et la ténacité répondent aux exigences.
• Prévention des défauts : améliorez les tests par ultrasons et l'inspection de la qualité des surfaces pour éviter les défauts tels que les fissures et les déformations dues à la trempe.
5. Méthodes de traitement différenciées pour différents types d'acier
• Acier à faible-acier au carbone/acier au carbone-moyen : utilisez de préférence des agents de trempe-à base d'eau et concentrez-vous sur le contrôle de l'uniformité du refroidissement.
• Acier à haute-acier allié/acier au carbone : utilisez une huile de trempe rapide à refroidissement lent-ou un liquide de trempe à base d'eau-pour équilibrer la dureté obtenue avec le risque de fissuration.
• Tubes en acier-de haute qualité dans l'industrie pétrolière : ils utilisent principalement de l'acier de construction en alliage de carbone moyen-avec une teneur en carbone plus faible. L'épaisseur de paroi est uniforme et la trempe à l'eau peut être privilégiée.
Résumé:
Le contrôle précis de la trempe des tubes en acier galvanisé nécessite une gestion tout au long du processus, y compris le contrôle de la température, les méthodes de refroidissement, la sélection du fluide, l'adaptation des paramètres du processus et l'inspection qualité. Le principe de base est de garantir que la capacité de refroidissement répond à la norme et que le refroidissement est uniforme. Grâce à des mesures complètes telles que la trempe rotative, le refroidissement synchrone à l'intérieur et à l'extérieur, le contrôle précis de la température et le revenu rapide, la dureté et la résistance des tubes en acier peuvent être améliorées tout en minimisant les risques de déformation et de fissuration.
