Žarjenje pod kritično temperaturo (AC1): inženirska toplotna obdelava jeklenih cevi
Žarjenje je temeljni termični proces, ki poveča duktilnost in zmanjša trdoto, zaradi česar je kovina bolj uporabna. Pri izdelavibrezšivne in varjene jeklene cevi, je žarjenje ključnega pomena za odpravo notranjih preostalih napetosti, ujetih med hladnim vlečenjem ali varjenjem. Odvisno od ciljne mikrostrukture inženirji določijo različne cikle - od žarjenja v polni raztopini za nerjavno jeklo do pod-kritičnega žarjenja za stopnje ogljika.
1. Raztopinsko žarjenje za nerjavno jeklo (ASTM A312)
Za avstenitna nerjavna jekla (304L/316L) je žarjenje v raztopini obvezno: segrevanje na približno 1050 stopinj (1922 stopinj F), čemur sledi hitro kaljenje v vodi ali zraku. To raztopi kromove karbide nazaj v avstenitno matrico in obnovi odpornost proti koroziji, izgubljeno med vročo obdelavo. Hitro ohlajanje je bistvenega pomena - počasno ohlajanje bi ponovno-oborilo karbide na mejah zrn in povečalo občutljivost jekla na intergranularne napade.
2. Žarjenje pod kritično temperaturo (AC1)
Znan tudi kotprocesno žarjenjeozlajšanje stresa, se to zgodi pod temperaturo, kjer se začne tvoriti avstenit. Nanaša se na cevi iz ogljikovega jekla (ASTM A106, razredi API 5L) po hladnem vlečenju, hladnem upogibanju ali varjenju, kadar sta potrebna razbremenitev preostale napetosti in zmanjšanje trdote brez spreminjanja strukture ferit-perlita. Običajni cikli potekajo pri 540-700 stopinjah za ogljikovo jeklo, z zadrževanjem za določen čas na debelino stene in nato ohlajanjem v mirnem zraku. Ker ne pride do fazne transformacije, je dimenzijska stabilnost odlična, mehanske lastnosti pa se le skromno spremenijo - trdota nekoliko pade, medtem ko se duktilnost obnovi.
3. Primerjalna tabela toplotne obdelave
| Proces | Temperaturno območje | Primarni inženirski rezultat |
|---|---|---|
| Popolno žarjenje | Nad Ac3 (rafiniranje) | Največja mehkoba in zrnatost |
| Rešitev Anneal | ~1050 stopinj (gašeno) | Obnova odpornosti proti koroziji (nerjaveče) |
| Sferoidiziranje | Blizu Ac1 (dolgotrajno) | Izboljšana obdelovalnost visoko{0}}ogljičnega jekla |
| Lajšanje stresa | Pod Ac1 (540-700 stopinj) | Razbremenitev preostale napetosti, stabilne dimenzije |
4. Učinki na mehanske lastnosti
Pod-kritično žarjenje običajno zmanjša tečenje in natezno trdnost v zameno za znatno večji raztezek (duktilnost). Za cevi API 5L X52 ali ASTM A106 stopnje B cikel-zmanjševanja napetosti po hladnem vlečenju obnovi minimalni raztezek, ki ga zahteva standard, hkrati pa odstrani zaklenjene-napetosti, ki bi lahko povzročile popačenje med strojno obdelavo ali prezgodnjo odpoved pri ciklični uporabi.
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali žarjenje zmanjša trdnost?
Da, običajno zmanjša tečenje in natezno trdnost v zameno za znatno večji raztezek (duktilnost).
Zakaj je hitro kaljenje bistveno za nerjavno jeklo?
Za preprečevanje ponovnega-obarjanja karbidov med hlajenjem, kar bi ogrozilo odpornost proti koroziji.
Ali je mogoče cev žariti na terenu?
Lokalno razbremenitev napetosti je mogoča z indukcijskimi grelnimi odejami, vendar žarjenje s polno raztopino zahteva nadzorovan cikel peči.
Kaj je mlinski kamen med žarjenjem?
Oksidna plast, ki nastane med segrevanjem v atmosferi,-bogati s kisikom; odstraniti ga je treba z luženjem ali peskanjem.
Kakšna je razlika med žarjenjem in normalizacijo?
Žarjenje uporablja počasno hlajenje peči za največjo mehkobo; normalizacija uporablja zračno hlajenje za večjo trdnost in drobnejša zrna.
Kdaj je podkritično žarjenje določeno za cevi iz ogljikovega jekla?
Po hladnem vlečenju, hladnem krivljenju ali varjenju, ko sta potrebna razbremenitev preostale napetosti in zmanjšanje trdote brez spreminjanja strukture ferit-perlita.
