UNS S32750 ท่อไร้รอยต่อสแตนเลสสตีลดูเพล็กซ์ซุปเปอร์ ศึกษากระบวนการอัดขึ้นรูป

บทนำ

เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานและปิโตรเคมียุคใหม่ต้องการท่อส่งบริการที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง, เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ดึงดูดการใช้งานอย่างกว้างขวางเนื่องจากมีการผสมผสานความแข็งแกร่งที่สมดุลอย่างมีเอกลักษณ์, ความเหนียวและ การกร่อน ความต้านทานที่เหนือกว่าโลหะผสมแบบดั้งเดิม. ภายในกลุ่มวัสดุ Fe-Cr-Ni-Mo ออสเทนนิติก-เฟอริติกเหล่านี้, UNS S32750 มีการระบุบ่อยครั้งเนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุน/รอยแยกที่เพิ่มขึ้นผ่านการเติม Mo และ W ที่ปรับแต่งโดยเฉพาะ. อย่างไรก็ตาม, ในขณะที่การใช้งานมากมายในการผลิตท่อไร้ตะเข็บนั้นต้องอาศัยความเข้าใจอย่างถี่ถ้วนและการประมวลผลที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม. รายงานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อตรวจสอบเทคนิคการอัดขึ้นรูปที่ใช้ในท่อไร้รอยต่อซูเปอร์ดูเพล็กซ์ของผู้ผลิต S32750 ผ่านการประเมินโลหะวิทยาและพฤติกรรมของโลหะผสมในระหว่างขั้นตอนต่างๆ ที่ประกอบด้วยการอุ่นก่อน, การอัดขึ้นรูปแบบไม่มีภาชนะ, และหลังการประมวลผล.

โครงสร้างจุลภาคและสมบัติ

ระยะโครงสร้างจุลภาคหลักที่ควบคุมประสิทธิภาพของ S32750 รวมถึงความสมดุลที่ใกล้เคียงกันของออสเทนไนต์ γ-Fe ที่ทนต่อการกัดกร่อนสูง(Ni,Cr) และเฟอร์ไรต์ α-Fe ที่ให้ผลเสริมฤทธิ์กัน. องค์ประกอบการผสมที่สำคัญช่วยส่งเสริมโครงสร้างดูเพล็กซ์นี้ผ่าน:

• โครเมี่ยม (24-26%) ทำให้ทั้งเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์คงตัว ในขณะเดียวกันก็ให้ความต้านทานการกัดกร่อน
• โมลิบดีนัม (3.5-4.5%) และทังสเตน (1.5-2.5%) เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุด เช่น การเกิดรูพรุน
• นิกเกิล (5-7%) เพิ่มเศษส่วนออสเทนไนต์ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการยืดตัว

เมื่อรวมกันแล้วจะได้โครงสร้างจุลภาคของ 40-60% เกาะออสเทนไนต์ที่กระจายตัวอยู่ภายในเมทริกซ์เฟอร์ริติกซึ่งมีความทนทานต่อความเสียหายและความต้านทานที่เหมาะสมที่สุด. โดยทั่วไปแล้ว S32750 จะมีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดที่เกิน 90 ksi ด้วย 20% การยืดตัวขั้นต่ำและความเหนียวที่ดีเยี่ยมจนถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด.

การผลิตบิลเล็ต

การผลิตวัตถุดิบ S32750 ที่จำเป็น (เหล็กแท่ง) สำหรับการอัดขึ้นรูปเริ่มต้นด้วยส่วนผสมธาตุดิบบริสุทธิ์ที่ละลายภายใต้ก๊าซอาร์กอนเฉื่อยโดยใช้เตาเหนี่ยวนำสุญญากาศ. การปรับอย่างระมัดระวังจะรักษาองค์ประกอบตามข้อกำหนด ASTM ในขณะเดียวกันก็ลดองค์ประกอบที่ไม่ต้องการ เช่น กำมะถัน ให้เหลือน้อยที่สุด, ฟอสฟอรัสและไนโตรเจนเชื่อมโยงกับระยะทุติยภูมิที่เป็นอันตราย. เครื่องหล่อแบบต่อเนื่องจะทำให้โลหะที่หลอมละลายแข็งตัวอย่างรวดเร็วให้เป็นเหล็กแท่งสี่เหลี่ยม ซึ่งต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติมเพื่อให้ได้คุณสมบัติครบถ้วน.

อุ่นเครื่อง

เป้าหมายหลักก่อนการอัดขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับการทำให้แท่งเหล็กเป็นเนื้อเดียวกันเพื่อปรับปรุงโครงสร้างของเกรนและละลายการรวมตัวของคาร์ไบด์/ไนไตรด์ที่อาจทำให้ประสิทธิภาพของท่อลดลง. เนื่องจากกลไกการตกตะกอนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมต้องอาศัยการปรับแต่งระยะที่สองนี้ การอุ่นล่วงหน้าแบบหลายขั้นตอนจึงถูกนำมาใช้โดยทั่วไป:

• การแช่ครั้งแรกจะจับเหล็กแท่งยาวที่อุณหภูมิ 900-1,020°C ช่วยให้การละลายของสารรวมนั้นช้าลงซึ่งจะตกตะกอนเป็นดิสเพอร์ซอยด์ที่ละเอียดกว่า
• ระบายความร้อนช้ากว่า 1-2 วันยังคงตกตะกอนก่อนอุณหภูมิสุดท้ายในช่วงดูเพล็กซ์ (850-950° C) เพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจุลภาคจะเกิดความสมดุลเมื่ออากาศเย็นลงอย่างช้าๆ

การควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวดจะช่วยปกป้องสมดุลทางโลหะวิทยาในระหว่างขั้นตอนการทำความร้อน/การแช่ ซึ่งอาจใช้เวลานานถึงหนึ่งสัปดาห์โดยรวม.

การอัดรีดแบบไม่มีคอนเทนเนอร์

การอัดขึ้นรูปโดยตรงแบบไร้คอนเทนเนอร์หมายถึงกระบวนการที่เหล็กแท่งถูกอัดผ่านแม่พิมพ์เหล็กรูปกรวยโดยไม่มีภาชนะล้อมรอบ. สิ่งนี้ให้ข้อได้เปรียบในการดำเนินงานมากกว่าการอัดขึ้นรูปโดยใช้ภาชนะแบบดั้งเดิมสำหรับการผลิตท่อ S32750. ประเด็นสำคัญ:

• เหล็กแท่งที่ถูกอุ่นไว้ที่ 1,050-1,150°C จะเข้าสู่ทางเข้าของแม่พิมพ์ซึ่งขี่อยู่บนรองเท้าหุ้มฉนวนและถูกผลักโดยเครื่องไฮดรอลิก
• รูปทรงกรวยที่มุมครึ่งมุม 8-15° จะสร้างแรงกดอัดที่สม่ำเสมอ, บังคับให้โลหะไหลได้อย่างราบรื่นผ่านอัตราส่วนการลด 3-10 เท่า
• 'ท่อนไม้' ที่อัดขึ้นรูปใกล้สุทธิจะออกจากการบำรุงรักษาแม่พิมพ์ 95% ความแม่นยำของมิติไม่มีน้ำตาหรือรอยแตก
• ผลผลิตของกระบวนการสูงถึง 30 ม./นาที โดยมีการสร้างแฟลชน้อยที่สุดและอัตราข้อบกพร่องต่ำกว่า 1ppm
• ท่อนไม้จะถูกนำไปแช่น้ำทันทีเพื่อล็อคโครงสร้างจุลภาคของดูเพล็กซ์ จากนั้นจึงยืดให้ตรง

การอัดขึ้นรูปแบบไร้คอนเทนเนอร์ใช้ประโยชน์จากการปรับสภาพบิลเล็ตเบื้องต้น, ควบคุมความเค้นและออกแบบแม่พิมพ์ให้เหมาะสมเพื่อส่งมอบท่อ S32750 คุณภาพสูงโดยไม่มีความเสี่ยงต่อข้อบกพร่องของคอนเทนเนอร์.

หลังการประมวลผล

การปรับรูปร่างและการบำบัดความร้อนเพิ่มเติมจะปรับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติ:

• การกัด/การกลึงช่วยขจัดข้อบกพร่องของพื้นผิวและทำให้ท่อมีความโค้งมน/ค่าเผื่อความหนาของผนัง
• การหลอมสารละลายจัดขึ้น 1 ชั่วโมงระหว่าง 1,000-1100°C สามารถแก้ปัญหาชั้นแข็งใดๆ ที่เกิดขึ้นก่อนการชุบแข็งอย่างรวดเร็ว
• การแข็งตัวของการตกตะกอนเกี่ยวข้องกับการแก่ชรา 2-6 ชั่วโมงระหว่าง 600-750°C เพื่อกระจายนิวเคลียสที่ต้องการของอนุภาคเสริมความแข็งแกร่งระดับนาโนเมตร เช่น คาร์ไบด์
• การทดสอบแบบไม่ทำลายจะประเมินความสมบูรณ์และรับรองคุณสมบัติทางกลที่ตรงตามรหัสการใช้งาน
• เคลือบ/หุ้มเสริมก่อนจัดส่งเพื่อป้องกันการกัดกร่อนระหว่างการบริการในอนาคต

หลังการบำบัด ท่อไร้รอยต่อ S32750 จะแสดงโปรไฟล์เป้าหมายที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ-มีความเหนียว ซึ่งมอบให้ผ่านเส้นทางการประมวลผลที่ประณีต เช่น การอัดขึ้นรูปแบบไม่ใช้ภาชนะรวมกับการบำบัดความร้อนที่มีความแม่นยำ.

ข้อสรุป

ตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดที่ต้องการในต่างประเทศ, ตลาดน้ำมัน/ก๊าซและเคมีต้องใช้เทคนิคการผลิตที่เหมาะสมที่สุด. รายงานนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการอัดรีดแบบไร้ตู้คอนเทนเนอร์แบบหลายขั้นตอนที่ใช้ในการผลิตท่อไร้ตะเข็บคุณภาพสูงจากโลหะผสมสเตนเลสซูเปอร์ดูเพล็กซ์ UNS S32750. โดยการปรับสภาพเหล็กแท่งก่อน, ใช้ประโยชน์จากความเครียดจากการเสียรูปที่ได้รับการควบคุมและการปรับโครงสร้างจุลภาค, ท่อไร้รอยต่อบรรลุคุณสมบัติที่สมดุลเฉพาะจากเมทริกซ์ดูเพล็กซ์ของโลหะผสมนี้ ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับท่อที่มีอายุการใช้งานยาวนานในการขนส่งของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน. ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องหล่อเลี้ยงความสามารถในการอัดขึ้นรูปเพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างพื้นฐานที่ยั่งยืนในอนาคต.