Rèn thép: Nguyên tắc cơ bản của quy trình và tại sao nó lại quan trọng
Rèn thép là một quá trình sản xuất trong đó phôi thép được tạo hình dưới lực nén - bằng búa, máy ép hoặc cuộn - ở nhiệt độ cao hoặc đối với một số loại nhất định, ở nhiệt độ phòng (rèn nguội). Kết quả luyện kim được xác định là sàng lọc hạt và căn chỉnh hướng : cấu trúc hạt austenit của thép được nung nóng bị phá vỡ và kéo dài theo hướng của lực, tạo ra vật liệu đặc hơn, đồng nhất hơn mức đúc có thể đạt được.
Ba phương pháp rèn chính và ứng dụng của chúng:
- Rèn khuôn mở (rèn tự do): Phôi được nén giữa các khuôn phẳng hoặc khuôn có đường viền đơn giản mà không có vỏ bọc đầy đủ. Được sử dụng cho các bộ phận có tiết diện lớn - trục, đĩa, xi lanh - trong đó dung sai kích thước chặt chẽ là thứ yếu đối với việc phát triển đặc tính cơ học. Sản phẩm tiêu biểu: mặt bích bình chịu áp lực, thanh rèn đường kính lớn, rôto tuabin.
- Rèn khuôn kín (rèn khuôn ấn tượng): Phôi được bao bọc hoàn toàn trong khoang khuôn, buộc vật liệu phải lấp đầy hình dạng khuôn một cách chính xác. Tạo ra các bộ phận có hình dạng gần như lưới với dung sai chặt chẽ hơn và độ hoàn thiện bề mặt tuyệt vời. Sản phẩm tiêu biểu: thanh nối, thân van, phôi bánh răng.
- Rèn cuộn: Phôi đi qua giữa các cuộn có đường viền giúp giảm tiết diện và tăng chiều dài. Được sử dụng cho các phần côn, trục và lò xo lá với mục tiêu là độ giãn dài đồng đều.
Dòng hạt được tạo ra bằng cách rèn - thường được gọi là "cấu trúc sợi" - đi theo đường viền của phần hoàn thiện thay vì chạy tùy ý như trong vật đúc. Định hướng này tăng độ bền mỏi lên 20–30% và độ bền va đập lên 30–50% so với thép đúc tương đương, điều này giải thích tại sao các bộ phận rèn được chỉ định ở bất cứ nơi nào có liên quan đến tải trọng, va đập hoặc áp suất theo chu kỳ.
Nhiệt độ rèn thép: Phạm vi theo cấp và pha
Nhiệt độ rèn là biến số quá trình quan trọng nhất trong rèn thép - làm việc trên hoặc dưới phạm vi tối ưu sẽ tạo ra các khiếm khuyết về cấu trúc vi mô mà quá trình xử lý nhiệt không thể khắc phục hoàn toàn. Nhiệt độ mục tiêu phải duy trì thép ở pha austenit (kết tinh lại hoàn toàn, ứng suất dòng chảy thấp) đồng thời tránh hiện tượng nóng chảy ở giới hạn trên và biến dạng không hoàn toàn ở giới hạn dưới.
| Hạng mục thép | Nhiệt độ bắt đầu rèn (° C) | Nhiệt độ hoàn thiện rèn (° C) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Thép cacbon thấp (<0,3% C) | 1.200–1.280 | 850–900 | Cơ hội làm việc rộng rãi, quy trình tha thứ |
| Thép cacbon trung bình (0,3–0,6% C) | 1.150–1.250 | 800–850 | Nguy cơ nứt nếu nhiệt độ hoàn thiện quá thấp |
| Thép hợp kim (Cr-Mo, Ni-Cr-Mo) | 1.100–1.200 | 850–950 | Kiểm soát làm mát sau rèn là cần thiết |
| Thép không gỉ Austenitic (304, 316, 310) | 1.150–1.260 | 950–1.000 | Làm mát nhanh chóng để tránh mẫn cảm |
| Thép không gỉ Martensitic (410, 416) | 1.100–1.200 | 870–950 | Làm nguội chậm hoặc ủ ngay sau đó |
| Thép Maraging (250, 300) | 1.100–1.200 | 900–950 | Không khí mát mẻ; tuổi cứng sau rèn |
Làm việc dưới nhiệt độ hoàn thiện tối thiểu gây ra căng cứng mà không kết tinh lại - phần rèn phát triển ứng suất dư, ranh giới hạt bị biến dạng và độ dẻo giảm. Đối với các loại hợp kim và không gỉ, điều này đặc biệt có hậu quả vì hàm lượng hợp kim cao hơn làm tăng nhiệt độ kết tinh lại, để lại khoảng cách làm việc an toàn hẹp hơn so với thép cacbon thấp.
Thép hợp kim rèn và F22: Thành phần, tính chất và ứng dụng
Thép hợp kim rèn được sản xuất từ thép có chủ ý bổ sung crom, molypden, niken, vanadi hoặc mangan để đạt được các tính chất cơ học không thể đạt được ở thép cacbon trơn. Những bổ sung này làm thay đổi độ cứng, độ bền nhiệt độ cao, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn - với mỗi nguyên tố đóng góp một tác động cụ thể đến sự cân bằng hợp kim cuối cùng.
ASTM A182 F22 (cũng được chỉ định là UNS K21590, 2¼Cr–1Mo) là một trong những loại thép hợp kim rèn được chỉ định rộng rãi nhất trong các ứng dụng đường ống và bình chịu áp lực. Thành phần danh nghĩa của nó - 2,0–2,5% crom, 0,87–1,13% molypden , sắt cân bằng — mang lại khả năng chống rão và chống oxy hóa đặc biệt ở nhiệt độ cao, với nhiệt độ sử dụng tối đa khoảng 600°C (1.112°F) để duy trì áp suất làm việc.
Các tính chất cơ học chính của F22 ở điều kiện chuẩn hóa và tôi luyện:
- Độ bền kéo: tối thiểu 415 MPa
- Cường độ năng suất (bù 0,2%): tối thiểu 205 MPa
- Độ bền va đập Charpy: Tối thiểu 54 J ở nhiệt độ phòng
- độ cứng: 156–207 HBW tùy theo xử lý nhiệt
Vật rèn F22 là vật liệu tiêu chuẩn cho mặt bích, phụ kiện và van trong các nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa dầu và hệ thống phát điện - đặc biệt là trong các đơn vị cải tạo xúc tác và dịch vụ hydro, nơi yêu cầu đồng thời khả năng chống giòn hydro và độ bền nhiệt độ cao. Xử lý nhiệt sau hàn (PWHT) ở 690–760°C là bắt buộc đối với tất cả các cụm F22 được hàn để giảm ứng suất dư và khôi phục độ bền.
Các loại rèn thép hợp kim phổ biến khác theo ứng dụng:
- F11 (1¼Cr–½Mo): Thay thế chi phí thấp hơn cho F22 cho dịch vụ ở nhiệt độ vừa phải lên tới ~540°C.
- F91 (9Cr–1Mo–V): Cấp độ chống rão tiên tiến dành cho phát điện siêu tới hạn ở nhiệt độ trên 600°C.
- 4140/42CrMo4: Hợp kim Cr-Mo đa năng dùng cho trục, bánh răng và các kết cấu rèn đòi hỏi độ bền kéo cao với độ bền vừa phải.
- 4340/36CrNiMo4: Cấp độ Cr-Mo có hàm lượng niken cao dành cho các sản phẩm rèn hàng không vũ trụ và phòng thủ đòi hỏi độ cứng sâu và tỷ lệ độ bền trên trọng lượng rất cao.
Thép Carbon được rèn: Cấp độ, Sản phẩm dạng thanh và Nhiệt dung riêng
Việc rèn bằng thép carbon bao gồm phạm vi ứng dụng rộng nhất trong sản xuất công nghiệp - từ các bộ phận kết cấu và dụng cụ đến các bộ phận chịu áp lực và trục. Hàm lượng carbon là đòn bẩy chính kiểm soát độ cứng, sức mạnh và khả năng gia công , trong khi quá trình rèn sẽ tinh chỉnh cấu trúc vi mô bất kể mức độ carbon.
Phân loại thép carbon theo hàm lượng carbon:
- Carbon thấp (0,05–0,30% C): Độ dẻo cao, dễ rèn và hàn. Được sử dụng để rèn kết cấu, liên kết chuỗi và các bộ phận cần biến dạng dẻo đáng kể. Các lớp đại diện: 1018, 1020, A105.
- Cacbon trung bình (0,30–0,60% C): Cân bằng sức mạnh và độ dẻo dai. Có thể xử lý nhiệt đến độ cứng cao. Được sử dụng cho trục, trục khuỷu, đường ray và bánh răng lớn. Các lớp đại diện: 1040, 1045, 1050.
- Carbon cao (0,60–1,00% C): Độ cứng cao và chống mài mòn; độ dẻo và khả năng hàn thấp hơn. Được sử dụng cho lò xo, lưỡi cắt và các bộ phận chịu mài mòn. Các lớp đại diện: 1070, 1080, 1095.
Thanh thép rèn: Thông số kỹ thuật và trường hợp sử dụng
Thanh thép rèn (còn được gọi là "thanh tròn rèn" hoặc "phôi rèn") được sản xuất bằng cách rèn khuôn mở phôi đúc, sau đó gia công hoặc cán đến đường kính mục tiêu. Hoạt động rèn giúp loại bỏ độ xốp, sự phân tách và cấu trúc đuôi gai thô của phôi ban đầu - tạo ra một thanh có tính chất cơ học nhất quán thông qua toàn bộ mặt cắt ngang , không giống như thanh cán nóng nơi lõi có thể giữ lại một số khuyết tật đúc ở đường kính lớn hơn.
Thanh thép rèn được chỉ định trên thanh cán nóng khi:
- Đường kính vượt quá 150 mm (6 inch), nếu chỉ cán nóng thì không thể đảm bảo các đặc tính cốt lõi.
- Cần phải kiểm tra siêu âm (UT) theo tiêu chuẩn ASTM A388 hoặc tương đương - thanh rèn đạt được kết quả UT sạch hơn thanh cán ở đường kính tương đương.
- Ứng dụng này liên quan đến tải nặng theo chu kỳ, dịch vụ va đập hoặc độ mỏi khi quay (trục, con lăn, dụng cụ).
Nhiệt dung riêng của thép cacbon
các nhiệt dung riêng của thép cacbon — năng lượng cần thiết để nâng 1 kg vật liệu lên 1°C — trung bình xấp xỉ 490–500 J/(kg·K) ở nhiệt độ phòng đối với các loại carbon thấp đến trung bình. Giá trị này tăng theo nhiệt độ, đạt khoảng 560–580 J/(kg·K) ở 500°C và đạt cực đại gần nhiệt độ Curie (~770°C) trước khi giảm mạnh trên quá trình biến đổi ferrite-to-austenite.
Ý nghĩa thực tiễn của nhiệt dung riêng trong rèn và xử lý nhiệt:
- Kích thước lò: Năng lượng đầu vào để làm nóng phôi rèn đến nhiệt độ tỷ lệ trực tiếp với khối lượng × nhiệt dung riêng × độ tăng nhiệt độ. Một phôi thép nặng 1.000 kg được nung nóng từ 20°C đến 1.200°C cần tối thiểu khoảng 575 MJ, trước khi tính đến tổn thất hiệu suất lò.
- Thiết kế bồn tắm làm nguội: các heat extraction rate during quenching must exceed the release of stored thermal energy; specific heat at temperature governs the total energy the quench medium must absorb.
- cácrmal gradient management: Trong các vật rèn có tiết diện lớn, nhiệt dung riêng chênh lệch trong phạm vi nhiệt độ tạo ra tốc độ làm mát không đồng đều giữa bề mặt và lõi - nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nứt nguội ở các loại hợp kim và cacbon cao.
Máy tính trọng lượng thanh thép: Cách ước tính khối lượng thanh
Trọng lượng thanh thép được tính toán từ hình học và mật độ. Đối với thanh tròn:
Trọng lượng (kg) = (π / 4) × D² × L × ρ
Trong đó D = đường kính tính bằng mét, L = chiều dài tính bằng mét và ρ = mật độ tính bằng kg/m³. Đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp, ρ = 7.850 kg/m³ là giá trị tiêu chuẩn được sử dụng trong hầu hết các tính toán kỹ thuật. Thép không gỉ cao hơn một chút: 7.900–7.980 kg/m³ tùy theo loại.
Quy tắc ngón tay cái đơn giản được sử dụng rộng rãi trong mua sắm: một thanh tròn bằng thép carbon đường kính 25 mm nặng khoảng 3,85 kg/m . Cân trọng lượng có đường kính bình phương - đường kính tăng gấp đôi gấp bốn lần trọng lượng trên mét. Một thanh 50 mm nặng khoảng 15,4 kg/m; thanh 100 mm xấp xỉ 61,7 kg/m.
Thép đúc và thép rèn: Cần chỉ định loại nào và khi nào
các cast vs. forged decision is one of the most practically significant choices in component specification — and it is frequently oversimplified to "forged is stronger." các correct answer depends on geometry complexity, section size, production volume, and the specific failure mode the application must resist.
| Thuộc tính/Yếu tố | Thép rèn | Thép đúc |
|---|---|---|
| Độ bền kéo | Cao hơn (cấu trúc hạt tinh chế) | Trung bình (hạt thô hơn, có thể có độ xốp) |
| Độ bền va đập | Cao hơn đáng kể | Hạ xuống; nguy cơ gãy giòn ở các đoạn nặng |
| Độ phức tạp hình học | Hạn chế; góc quay lại và cắt xén khó khăn | Hầu như không giới hạn; có thể đạt được các khoang bên trong phức tạp |
| Chi phí dụng cụ | Cao (chế tạo khuôn) | Trung bình (hoa văn và khuôn mẫu) |
| Sử dụng vật liệu | 80–95% (khuôn đóng dạng gần dạng lưới) | Gần 100% (không mất flash hoặc mất tỷ lệ) |
| Ứng dụng phù hợp nhất | Các bộ phận chịu ứng suất cao, chịu mỏi, chịu va đập | Hình học phức tạp, ứng suất vừa phải, vỏ lớn |
các geometry constraint is the most decisive factor in practice. A pump impeller with complex internal vanes, a valve body with intricate internal flow passages, or a large gear housing with integral ribbing — all of these are không thực tế về mặt kinh tế và kỹ thuật để rèn và quá trình truyền là đúng. Ngược lại, mặt bích áp lực, móc cẩu, trục khuỷu ô tô hoặc thân mũi khoan - chịu tải theo trục, ứng suất theo chu kỳ, với độ phức tạp hình học hạn chế - là những ứng cử viên rèn tự nhiên trong đó cấu trúc hạt định hướng mang lại lợi ích đầy đủ.
Các loại thép không gỉ: 310, 410, 416 và lựa chọn trục
Các loại thép không gỉ bao gồm bốn họ chính - austenit, martensitic, ferritic và duplex - mỗi loại có chiến lược hợp kim và hồ sơ hiệu suất riêng biệt. Việc chọn đúng loại đòi hỏi phải cân bằng đồng thời khả năng chống ăn mòn, độ bền cơ học, khả năng gia công và khả năng chịu nhiệt.
Thép không gỉ 310: Lớp Austenitic nhiệt độ cao
Lớp 310 là thép không gỉ austenit có chứa 24–26% crom và 19–22% niken - hàm lượng hợp kim cao hơn đáng kể so với họ 304/316 thông thường. Chế phẩm này mang lại khả năng chống oxy hóa và sunfua hóa đặc biệt ở nhiệt độ cao, với giới hạn sử dụng liên tục là 1.050°C (1.922°F) và giới hạn dịch vụ không liên tục là 1.150°C.
310 về cơ bản không phải là loại kết cấu - độ bền kéo của nó (tối thiểu 515 MPa, được ủ) tương đương với 304 và đắt hơn đáng kể. Miền ứng dụng của nó hoàn toàn là nhiệt: các thành phần lò, ống bức xạ, đồ nội thất trong lò nung, giỏ xử lý nhiệt và thiết bị xử lý nhiệt trong đó các loại austenit tiêu chuẩn sẽ chịu quá trình oxy hóa nhanh ở nhiệt độ trên 800°C.
Thép không gỉ 410 là gì?
Lớp 410 được sử dụng rộng rãi nhất thép không gỉ martensitic , chứa khoảng 11,5–13,5% crom với lượng carbon thấp (tối đa 0,15%) và không bổ sung niken đáng kể. Không giống như các loại austenit, 410 là cứng lại bằng cách xử lý nhiệt — tôi từ 980–1.040°C sau đó ủ có thể tạo ra độ bền kéo từ 485 MPa (ủ) đến 1.240 MPa (cứng và nhiệt độ thấp), phạm vi rộng hơn hầu hết các loại thép kỹ thuật.
các chromium content provides moderate corrosion resistance — adequate for mild corrosive environments, fresh water, and atmospheric exposure, but kém hơn đáng kể so với 304 hoặc 316 trong môi trường chứa clorua, axit hoặc biển. Sự đánh đổi là khả năng đạt được độ cứng mà các loại austenit không thể: 410 ở độ cứng tối đa đạt 40–45 HRC, khiến nó phù hợp với dao kéo, viền van, trục bơm trong môi trường ăn mòn nhẹ và ốc vít yêu cầu cả khả năng chống ăn mòn và độ bền.
Độ cứng của thép không gỉ 416
Lớp 416 là biến thể gia công tự do của 410, được sản xuất bằng cách thêm Lưu huỳnh tối thiểu 0,15% (đôi khi là selen) để cải thiện khả năng gia công. Lưu huỳnh tạo thành các tạp chất mangan sulfua hoạt động như chất phá phoi, tăng tốc độ gia công lên 40–50% so với 410 — một lợi thế năng suất đáng kể đối với các bộ phận tiện khối lượng lớn.
Giá trị độ cứng của thép không gỉ 416 theo điều kiện:
- Ủ: 155–185 HBW (khoảng 82–91 HRB)
- Làm cứng (làm nguội dầu từ 980°C): 400–450 HBW (khoảng 42–47 HRC)
- Làm cứng và ủ ở 200°C: 375–425 HBW (khoảng 39–45 HRC)
- Làm cứng và ủ ở 600°C: 230–280 HBW (khoảng 22–28 HRC) — khả năng chống ăn mòn tối đa trong điều kiện xử lý nhiệt
các sulfur addition in 416 slightly reduces corrosion resistance and toughness compared to 410 — a tradeoff acceptable for most shaft, stud, and connector applications but disqualifying for components requiring full 410 impact toughness or maximum pitting resistance.
Lựa chọn vật liệu trục thép không gỉ
Lựa chọn vật liệu trục bằng thép không gỉ liên quan đến việc cân bằng bốn yêu cầu cạnh tranh: chống ăn mòn, độ bền mỏi, khả năng gia công và chi phí . Các loại phổ biến nhất được sử dụng cho trục không gỉ và sự cân bằng đặc tính của chúng:
- 416 (martensitic, gia công tự do): Khả năng gia công tốt nhất trong nhóm; chống ăn mòn vừa phải; có thể làm cứng cho các ứng dụng bề mặt mài mòn. Được ưu tiên cho các trục được gia công khối lượng lớn trong môi trường ăn mòn nhẹ.
- 17-4 PH (kết tủa cứng lại): Độ bền kéo lên tới 1.310 MPa ở điều kiện H900; tuổi thọ mỏi tuyệt vời; khả năng chống ăn mòn vừa phải (so sánh với 304). Cấp độ ưu tiên dành cho trục bơm và tuabin hiệu suất cao trong đó độ bền trên trọng lượng là rất quan trọng.
- 316L (austenit): Khả năng chống ăn mòn vượt trội bao gồm dịch vụ clorua; không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt; độ bền mỏi thấp hơn cấp martensitic hoặc PH. Được sử dụng cho trục trong các ứng dụng xử lý hóa học, dược phẩm và hàng hải nơi môi trường ăn mòn vượt quá yêu cầu về độ bền.
- Nitronic 50 (austenit, tăng cường nitơ): Xem phần dành riêng bên dưới.
Thép Maraging 300: Độ bền cực cao không có carbon
Thép Maraging là một họ hợp kim có độ bền cực cao có được sức mạnh từ kết tủa làm cứng ma trận martensite sắt-niken - không phải từ hàm lượng carbon. "Maraging" kết hợp "martensite" và "lão hóa", mô tả quy trình hai bước: ủ dung dịch để tạo ra martensite mềm, sau đó ủ ở nhiệt độ 480–500°C để kết tủa các hợp chất liên kim loại (Ni₃Mo, Ni₃Ti, Fe₂Mo) ngăn chặn chuyển động lệch vị trí và tăng cường độ bền đáng kể.
Maraging 300 (còn được gọi là 18Ni 300) có thành phần danh nghĩa là 18% niken, 9% coban, 5% molypden, 0,7% titan , với lượng carbon được giữ dưới 0,03% - mức carbon thấp đáng kể giúp hợp kim có khả năng hàn cao mặc dù độ bền cực cao của nó.
Các đặc tính chính của việc kết hợp thép 300 ở điều kiện lão hóa cao nhất:
- Độ bền kéo: 1.965–2.070 MPa
- Sức mạnh năng suất (0,2%): 1.896–2.000 MPa
- Độ bền gãy xương (K₁c): 55–80 MPa√m — cao hơn đáng kể so với thép cường độ siêu cao thông thường ở cường độ tương đương
- độ cứng: 54–58 HRC (tuổi)
- Độ ổn định kích thước: Độ biến dạng cực thấp khi lão hóa (mở rộng tuyến tính ≈0,05%) - cho phép gia công hoàn thiện trước khi lão hóa với kích thước cuối cùng có thể dự đoán được
Các ứng dụng chính: các bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ (vách ngăn, thiết bị hạ cánh), vỏ động cơ tên lửa, dụng cụ áp suất cực cao và dụng cụ khuôn phun chính xác đòi hỏi đồng thời phải có độ ổn định kích thước và độ bền rất cao. Hàm lượng coban làm cho việc chế tạo thép 300 đắt hơn đáng kể so với thép hợp kim thông thường - thường là 10–20 × chi phí của 4340 trên cơ sở mỗi kg.
Thép không gỉ Nitronic 50: Austenitic cường độ cao dành cho dịch vụ trục và dây buộc có yêu cầu cao
Nitronic 50 (ký hiệu ASTM XM-19, UNS S20910) là thép không gỉ austenit được tăng cường nitơ được phát triển đặc biệt để giải quyết hạn chế chính của các loại austenit tiêu chuẩn: không đủ cường độ cho các ứng dụng trục và dây buộc mà không làm mất khả năng chống ăn mòn.
Thành phần danh nghĩa của nó - 22% crom, 13% niken, 5% mangan, 2,5% molypden, 0,30% nitơ - mang lại khả năng chống ăn mòn tương đương hoặc vượt quá 316L, đồng thời đạt được sức mạnh năng suất xấp xỉ gấp đôi so với 316L trong điều kiện ủ (380–450 MPa so với 170–205 MPa đối với 316L). Kéo nguội có thể tăng cường độ chảy hơn nữa lên tới 690–900 MPa mà không cần xử lý nhiệt.
Các đặc tính khiến Nitronic 50 trở thành vật liệu trục không gỉ được ưa chuộng trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe:
- Số tương đương điện trở rỗ (PREN): 38–42 — cao hơn đáng kể so với 316L (PREN ~24) và phù hợp với nước biển và nhiều môi trường xử lý có chứa clorua.
- Khả năng chống sét: Nitronic 50 thể hiện khả năng chống mài mòn và bám dính tốt hơn rõ rệt so với 316 hoặc 17-4 PH khi tiếp xúc kim loại với kim loại - một lợi thế quan trọng đối với trục bơm chạy trong ống lót hoặc vòng bi không gỉ.
- Độ dẻo dai đông lạnh: Duy trì độ bền va đập tuyệt vời đến −196°C (nhiệt độ nitơ lỏng), khiến nó phù hợp với trục bơm và van đông lạnh.
- Không có từ tính: Hoàn toàn austenitic và không có từ tính trong cả điều kiện ủ và gia công nguội - cần thiết cho một số ứng dụng hàng hải, y tế và điện tử.
Các ứng dụng điển hình bao gồm trục bơm biển, ốc vít ngoài khơi, thân van dưới biển và trục chế biến thực phẩm trong đó yêu cầu cả khả năng chống ăn mòn của nước biển và cường độ cao hơn 316L. Nitronic 50 được NACE MR0175 chỉ định cho dịch vụ H₂S và được sử dụng rộng rãi trong dụng cụ khoan lỗ dầu và khí đốt.
Khối thép không gỉ và phụ kiện đường ống hàn ổ cắm
A khối thép không gỉ - còn được gọi là khối đa dạng, khối van hoặc khối thủy lực - là một thân máy bằng thép không gỉ rắn được gia công với các đường dẫn dòng chảy bên trong được khoan, các cổng có ren và các tính năng lắp đặt hợp nhất nhiều van, phụ kiện hoặc dụng cụ thành một bộ phận nhỏ gọn duy nhất. Các khối thay thế các cụm phụ kiện và phần ống riêng lẻ, loại bỏ các điểm rò rỉ tiềm ẩn và giảm dấu chân hệ thống đáng kể trong các hệ thống thủy lực, thiết bị đo đạc và phun hóa chất.
Vật liệu khối phổ biến là thép không gỉ 316L (dịch vụ xử lý chung, môi trường ăn mòn vừa phải) và duplex 2205 (dịch vụ ngoài khơi có hàm lượng clorua cao và áp suất cao). Các khối thường được gia công từ thanh rèn hoặc cán nóng thay vì tấm đúc, đảm bảo vật liệu dày đặc, không có khuyết tật trên khắp các bức tường chịu áp lực.
Phụ kiện đường ống hàn ổ cắm bằng thép không gỉ
Các phụ kiện hàn ổ cắm (SW) chấp nhận ống vào ổ cắm lõm và được nối bằng mối hàn phi lê xung quanh miệng ổ cắm. Chúng được sản xuất theo tiêu chuẩn ASME B16.11 và có sẵn ở Xếp hạng áp suất loại 3000, 6000 và 9000 , bao gồm áp suất dịch vụ lên tới 10.000 psi tùy thuộc vào kích thước và nhiệt độ đường ống.
Các phụ kiện hàn ổ cắm không gỉ được sản xuất phổ biến nhất ở:
- 304/304L: Dịch vụ ăn mòn nói chung, đường nước, hơi nước. 304/304L được chứng nhận kép là tiêu chuẩn cho hầu hết các hệ thống đường ống.
- 316/316L: Môi trường clorua, quy trình hóa học, dược phẩm và dịch vụ hàng hải. Việc bổ sung molypden (2–3%) cải thiện đáng kể khả năng chống rỗ trên 304.
- Song công 2205 / Siêu song công 2507: Dịch vụ ngoài khơi có áp suất cao, hàm lượng clorua cao; hệ thống phun nước biển.
Một yêu cầu cài đặt quan trọng thường bị bỏ qua: ASME B31.3 yêu cầu một Khoảng cách 1/16 inch (1,6 mm) giữa đầu ống và vai ổ cắm trước khi hàn, để điều chỉnh sự giãn nở nhiệt trong chu trình hàn và ngăn chặn sự tập trung ứng suất dư ở bề mặt tiếp xúc giữa ống và ổ cắm. Các phụ kiện được lắp ráp không có khe hở này có tỷ lệ nứt mỏi cao hơn ở gốc ổ cắm trong dịch vụ theo chu kỳ - một chi tiết giải thích các lỗi tại hiện trường trong nhiều hệ thống đường ống không gỉ được chỉ định chính xác.


