Kaasaegses tööstuses ühe enimkasutatava metallmaterjalina mängib süsinikterasest toru oma suurepäraste mehaaniliste omaduste, korrosioonikindluse ja kulutasuvuse{0}} tõttu olulist rolli naftakeemiatööstuses, ehituses ja masinate tootmises. Tootmisprotsess hõlmab mitmeid etappe, sealhulgas tooraine ettevalmistamine, torutooriku tootmine, vormimine, kuumtöötlemine ja kvaliteedikontroll. Iga samm nõuab ranget kontrolli, et tagada lõpptoote vastavus jõudlusstandarditele.
I. Tooraine ettevalmistamine
Süsinikterasest torude tootmine algab kvaliteetse-süsinikterase või madala-legeeritud terase valikuga. Levinud toorained on madala-süsiniksisaldusega teras (nagu Q195 ja Q235), mille süsinikusisaldus on 0,06% kuni 0,38%, ja keskmise -süsinikteras (nt 20# ja 45# teras). Konkreetne valik sõltub terastoru rakendusest ja tugevusnõuetest. Toormaterjalid läbivad spektraalanalüüsi ja mehaaniliste omaduste testimise tagamaks, et nende keemiline koostis (nt süsiniku-, mangaani-, väävli- ja fosforisisaldus) ja füüsikalised omadused (nt tõmbetugevus ja pikenemine) vastavad riiklikele standarditele (nt GB/T 8162 ja ASTM A106).
II. Toorikute tootmine
Arved on süsinikterasest torude esialgne vorm ja neid toodetakse peamiselt kahel viisil:
1. Kuum-valtsitud valuplokid/pidevalt valatud kangid: sulateras sulatatakse kõrgahjus ja seejärel valatakse pidevvalumasina abil kandilisteks või ümarateks kangideks. Teise võimalusena valtsitakse valuplokid algul ja seejärel vormitakse need kangideks. Selles etapis tuleb reguleerida kuumutamistemperatuuri (tavaliselt vahemikus 1100–1250 kraadi), et vältida jämedate terade tekkimist, ning sisemised vead eemaldatakse valtsimise teel.
2. Õmblusteta toorikute kasutamine: õmblusteta terastorude puhul on kangid tavaliselt valtsimise või ekstrusiooni teel moodustatud ümmargused terasvardad, mille läbimõõt on veidi väiksem kui valmis toru suurus. Need toorikud vajavad täiendavat töötlemist ja vormimist.
III. Vormide töötlemine
Süsinikterasest torude vormimisprotsess varieerub oluliselt sõltuvalt toote tüübist (õmblusteta või keevitatud):
(I) Õmblusteta terastoru vormimine
1. Kuum-valtsitud augustamine: ristvalts-torkeveski (nt Mannesmanni augustaja) kasutatakse tahke tooriku õõnsaks kestaks torgamiseks. Torkamise ajal töötavad südamik ja rullikud koos, moodustades toru keskele õõnsuse, vähendades samaaegselt välisläbimõõtu ja muutes seina paksuse ühtlaseks.
2. Valtsimine ja suuruse määramine: töötlemata toru seina paksust vähendatakse veelgi ja see ümardatakse automaatse toruvaltspingi või mitme{1}}valtspingi abil. Seejärel läbib see suurusfreesi (nt venitusreduktori), et täpselt kontrollida välisläbimõõdu tolerantsi (kuni ±0,1 mm) ja parandada pinnaviimistlust.
3.Külmtöötlemine (valikuline): mõned ülitäpsed terastorud nõuavad külmtõmbamist või külmvaltsimist, mis vähendab suurust ja suurendab tugevust stantsiekstrusiooni kaudu (nt külmtõmmatud torude tõmbetugevust saab suurendada 10%-20%).
(II) Keevitatud terastoru vormimine
1. Riba kerimine: toormaterjalina kasutatakse kuum{1}}- või külmvaltsitud terasriba (nagu SPCC või ST37). Pärast tasandamist ja korrastamist keeratakse see toruks.
2. Vormiv keevitamine: vormimiseks kasutatakse sirge õmblusega kõrgsageduskeevitust (ERW), spiraalkaarkeevitust (SAWH) või sirge õmblusega sukelkaarkeevitust (SAWL). Näiteks ERW toru kasutab kõrge-sagedusega voolu toru tooriku servade sulatamiseks, keevituskiirused ulatuvad 10-30 m/min. Spiraalkeevitatud torus kasutatakse vormimismasinat, et kerida terasriba spiraalikujuliseks ja seejärel kahepoolseks sukelkaarkeevitamiseks. See sobib suure läbimõõduga torudele (nt DN400 ja üle selle).
3. Keevisõmbluse töötlemine: pärast keevitamist jahvatatakse keevisõmbluse tugevdus ja teostatakse kuumtöötlus (nt normaliseerimine), et kõrvaldada jääkpinged ja tagada keevisõmbluse jõudluse vastavus lähtematerjali omaga.
IV. Kuumtöötlus
Kuumtöötlus on süsinikterasest torude jõudluse optimeerimise võtmeetapp. Tavalised protsessid hõlmavad järgmist:
• Lõõmutamine: terastoru kuumutamine kriitilise temperatuurini (nt 800-900 kraadi) ja seejärel aeglaselt jahutamine, et kõrvaldada sisemine pinge ja parandada plastilisust. See kehtib külmtöödeldud terastorude kohta.
• Normaliseerimine: kuumutamine 900–950 kraadini, millele järgneb õhkjahutus, täpsustab tera suurust, et parandada tugevust ja sitkust. Seda protsessi kasutatakse tavaliselt õmblusteta konstruktsioonitorude jaoks.
• Karastus ja karastamine (karastus + karastamine): kõrge -tugevate terastorude (nagu hüdraulilised tugitorud) puhul kasutatakse karastamist (850-900 kraadi õlijahutust) ja kõrgtemperatuurilist karastamist (600–650 kraadi) kõvaduse ja sitkuse tasakaalustamiseks.
V. Pinnatöötlus ja viimistlus
Korrosioonikindluse ja välimuse parandamiseks vajavad terastorud järgmist töötlemist:
1. marineerimine ja passiveerimine: väävelhappe või vesinikkloriidhappe lahuste kasutamine katlakivi eemaldamiseks, millele järgneb passiveerimine kaitsekile moodustamiseks (nt kromaadi passiveerimine).
2. Kaitsekate: epoksüpulbervärvi, polüetüleeni (PE) või 3PE korrosioonivastase -kattekihi pealekandmine, olenevalt töötingimustest, pikendab kasutusiga.
3. Viimistlemine: sirgendaja kasutamine kõveruse korrigeerimiseks (sirgesus 1 mm/m või sellega võrdne), kindlaksmääratud pikkusteks (tavaliselt 6-12 m) lõikamine ja lõpuks märgistamine sellise teabega nagu spetsifikatsioon ja partii number.
VI. Kvaliteedikontroll
Valmis torud läbivad mitu kontrollietappi:
•Mittepurustav testimine: ultraheli testimine (UT) tuvastab sisemised defektid ja pöörisvoolutest (ECT) või magnetvoo lekke (MFL) ekraanid pinna pragude tuvastamiseks.
•Mehaaniline katsetamine: tõmbekatse (mõõdab tõmbetugevust ja voolavuspiiri), löögikatse (madala -temperatuuri sitkus) ja kõvaduse testimine viiakse läbi juhuslike proovidega.
• Mõõtmete kontroll: välisläbimõõdu, seina paksuse ja ovaalsuse kõrvalekalde kontrollimiseks kasutatakse mikromeetreid ja paksusemõõtjaid.
Järeldus
Süsinikterasest torude tootmisprotsess integreerib mitme valdkonna tehnoloogiaid, sealhulgas metallurgia, mehaaniline töötlemine ja materjaliteadus. Nende protsesside rangus määrab otseselt toote töökindluse. Tipptasemel-seadmete tootmise arenedes kasvab nõudlus suure-tugevate, korrosioonikindlate-ja täppis-mõõtudega terastorude järele, mis viib tootmisprotsesside pidevale uuendamisele automatiseerimise (nt laserkeevitus ja robotsirgendamine) ja keskkonnasäästlikumate lähenemisviiside (nt mini{6}}teraseprotsesside elektriline töötlemine) suunas.
