Liệu xử lý nhiệt nhằm giảm căng thẳng toàn bộ sau quá trình hàn có thể thay thế cho việc xử lý nhiệt sau khi tạo hình phần đầu nồi bằng phương pháp lạnh hay không
Thread Content
Trong quy trình sản xuất của đơn vị chúng tôi, có một chiếc thùng dạng đứng. Vật liệu chính để chế tạo thùng này là Q245 (ở trạng thái xử lý nhiệt bình thường). Kích thước của thùng là DN1800×20. Theo yêu cầu trong bản vẽ, sau khi hàn xong cần phải tiến hành xử lý nhiệt nhằm loại bỏ ứng suất trong toàn bộ thân thùng. Dựa trên những thông tin trên, khi lập quy trình sản xuất, tôi quyết định sử dụng phương pháp tạo hình lạnh cho phần nắp thùng (vì kích thước của phần nắp có thể được kiểm soát dễ dàng hơn, và chi phí sản xuất cũng thấp hơn). Sau đó, mới tiến hành hàn toàn bộ thùng lại, rồi mới tiến hành xử lý nhiệt. Trong trường hợp này, một số đơn vị sử dụng phương pháp tạo hình bằng nhiệt, sau đó tiến hành xử lý nhiệt để đảm bảo rằng vật liệu ở trạng thái phù hợp. Cuối cùng, họ tiến hành xử lý nhiệt nhằm loại bỏ ứng suất trong toàn bộ chi tiết sau khi hàn xong. Cách sắp xếp quy trình như vậy, mặc dù không có vấn đề gì lớn, nhưng chi phí sản xuất lại quá cao, hoàn toàn không cần thiết. Không biết các bạn nghĩ thế nào về chuyện này?
Về mặt hiệu năng và tiêu chuẩn, đều khả thi.
Quy trình xử lý nhiệt cho các đầu ống hình elip được tạo thành bằng phương pháp định hình lạnh phải tuân thủ các quy định tại mục 6.4.5.1 của tiêu chuẩn GB25198.
Việc có cần tiến hành xử lý nhiệt hay không có thể được xác định theo quy định tại điều 6.4.5.1 của tiêu chuẩn GB25198. Tuy nhiên, nếu thiết bị này đã được xử lý nhiệt nhằm loại bỏ ứng suất sau khi hàn, thì quy trình xử lý nhiệt nhằm loại bỏ ứng suất được quy định trong điều 6.4.5.1 của tiêu chuẩn GB25198 có thể được thay thế bằng quy trình xử lý nhiệt toàn bộ sau khi hàn. Tất nhiên, quy trình xử lý nhiệt toàn bộ này vẫn phải đáp ứng các yêu cầu liên quan đến việc loại bỏ ứng suất ở các bộ phận của thiết bị.
Độ dày danh nghĩa của phần đầu nắp của thiết bị này là 20mm; tuy nhiên, độ dày thực tế có thể lên tới 22mm. Khi đó, mức biến dạng trong quá trình tạo hình lạnh sẽ vượt quá 5%, và cần phải tiến hành xử lý nhiệt để khôi phục lại tính chất cơ học của vật liệu. Theo quy định GB150, xử lý nhiệt sau hàn không thể thay thế cho xử lý nhiệt nhằm khôi phục tính chất vật liệu. So sánh thì việc xử lý nhiệt bằng cách làm nóng sau khi tạo hình phần đầu nắp này, hoặc việc xử lý nhiệt nhằm khôi phục tính chất vật liệu sau khi tạo hình lạnh, đều không ảnh hưởng nhiều đến chi phí.
Rất nhiều nhà máy sản xuất đều làm như vậy, sử dụng phương pháp xử lý nhiệt toàn diện thay vì phương pháp xử lý nhiệt thông thường. Thực ra, hai phương pháp xử lý nhiệt này có chức năng khác nhau, và mục đích mà chúng mang lại cũng khác nhau. Xử lý nhiệt tổng thể là quá trình xử lý bằng cách làm nguội, chủ yếu nhằm giải phóng các ứng suất dư thừa trong vùng hàn; quá trình này được thực hiện bằng cách làm nguội trong lò, và nhiệt độ gia nhiệt cũng khác nhau ； Tôi nhiệt là quá trình khôi phục các tính chất cơ học của vật liệu, được thực hiện bằng cách làm nguội tự nhiên.
Đối với các đầu nắp được tạo hình ở nhiệt độ thấp, mức độ biến dạng ở phần miệng rất lớn; có sự tồn tại của ứng suất nội bộ và hiện tượng cứng hóa do gia công! Khi độ bền của vật liệu mẹ hoặc phần đầu nắp sau khi được tạo hình cao và ứng suất lớn, việc hàn chúng với thân ống dễ gây ra các vấn đề như biến dạng, nứt vỡ. Do đó, khuyến nghị nên tiến hành xử lý ủ nhiệt cho phần đầu nắp sau khi đã tạo hình xong. Đối với vật liệu Q245R, các vấn đề đã nêu ở trên sẽ giảm bớt đáng kể. Nếu khoảng thời gian từ việc tạo hình phần đầu nồi đến việc chế tạo thiết bị rất ngắn, thì để tiết kiệm chi phí, nên kết hợp quy trình xử lý nhiệt lại với nhau.
1. Nếu là quy trình tạo hình lạnh, có thể áp dụng phương pháp xử lý nhiệt toàn diện ở giai đoạn cuối, thay vì việc xử lý nhiệt cho phần đầu nắp； 2. Nếu là quy trình tạo hình bằng nhiệt, cần xem nhiệt độ sử dụng trong quy trình này là bao nhiêu. Nếu nhiệt độ đó cao hơn nhiệt độ xử lý ủ, thì phần đầu nối cần được xử lý bằng phương pháp ủ nhiệt để khôi phục lại tính chất vật liệu của nó ； Nếu nhiệt độ tạo hình thấp hơn nhiệt độ ủ, có thể chỉ cần tiến hành xử lý nhiệt toàn bộ thiết bị một lần cuối.
Bài viết này cuối cùng được thinker21 chỉnh sửa vào ngày 2016-12-28 lúc 15:53. Công cụ dùng để chỉnh sửa: Lạnh xoay ép
Tôi đã xem kỹ các câu trả lời của mọi người; tất cả đều rất hợp lý. Tôi cũng lại xem lại các tiêu chuẩn liên quan để hiểu rõ hơn về vấn đề này: Thứ nhất, theo tiêu chuẩn GB/T25198-2010 “Đầu nồi áp lực”, mục (6.4.5.1) quy định rằng đối với các loại đầu nồi bằng thép có hình dạng cầu, elip, đĩa hoặc có đáy phẳng, được tạo thành từ việc uốn nguyên khối hoặc ghép các tấm kim loại lại với nhau, thì chúng cần phải được xử lý nhiệt sau khi được uốn. Ở đây, tiêu chuẩn không quy định rõ nên sử dụng phương pháp xử lý nhiệt nào; theo hiểu biết trước đây của chúng tôi thì đó là phương pháp xử lý nhiệt nhằm giảm ứng suất. II. Đối với các chi tiết bị nén được tạo hình lạnh từ thép, theo quy định tại mục 8.1.1 của tiêu chuẩn GB150-2011, nếu chi tiết đó đáp ứng một trong các điều kiện từ a) đến e), và tỷ lệ biến dạng vượt quá giá trị được chỉ ra trong Bảng 4 (đối với thép carbon và thép hợp kim có tỷ lệ biến dạng vượt quá 5%), thì cần phải tiến hành các xử lý cần thiết sau khi tạo hình nhằm khôi phục lại các tính chất của vật liệu. a) Thiết bị chứa các chất có độc tính cực kỳ nguy hiểm hoặc nguy hiểm cao ； b) Các thiết bị được ghi chú là bị ăn mòn do ứng suất ； c) Đối với thép carbon, thép hợp kim có hàm lượng hợp kim thấp, có độ dày lớn hơn 16 mm trước khi được tạo hình ； d) Đối với thép carbon và thép hợp kim có hàm lượng hợp kim thấp, tỷ lệ giảm độ dày sau khi tạo hình phải lớn hơn 10%.
e) (Điều này đã bị loại bỏ trong Bảng sửa đổi số 1.)
III. Giải thích các quy định trong tiêu chuẩn GB150-2011 đối với mục 8.1.1:
1. Đối với các chi tiết chịu áp lực được tạo hình bằng phương pháp làm lạnh, mức độ cứng hóa do biến dạng được xác định thông qua tỷ lệ biến dạng. Khi các chi tiết làm từ các vật liệu khác nhau bị biến dạng đến mức tương ứng, thì cần tiến hành xử lý nhiệt để khôi phục lại tính chất của vật liệu. Lưu ý rằng “tiến hành xử lý nhiệt để khôi phục tính chất của vật liệu” ở đây có nghĩa là:
a) Đối với thép carbon và thép hợp kim có hàm lượng hợp kim thấp, cần tiến hành quá trình ủ ở nhiệt độ tái kết tinh nhằm loại bỏ các ứng suất dư, hiện tượng cứng hóa do biến dạng, v.v. Tái kết tinh là quá trình mà ở đó, khi nhiệt độ ủ nhiệt đủ cao và thời gian đủ dài, sẽ hình thành những tinh thể mới không chứa ứng suất trong cấu trúc vi mô của kim loại hoặc hợp kim bị biến dạng – đó chính là các hạt tái kết tinh. Các tinh thể mới liên tục phát triển, cho đến khi cấu trúc bị biến dạng ban đầu hoàn toàn biến mất; đồng thời, tính chất của kim loại hoặc hợp kim cũng thay đổi đáng kể. Quá trình này được gọi là tái kết tinh. Trong đó, nhiệt độ mà tại đó quá trình hình thành các tinh thể mới bắt đầu được gọi là nhiệt độ bắt đầu tái kết tinh; còn nhiệt độ mà tại đó toàn bộ cấu trúc vi mô được thay thế bằng các tinh thể mới thì được gọi là nhiệt độ kết thúc tái kết tinh hoặc nhiệt độ tái kết tinh hoàn toàn. Phạm vi nhiệt độ trong quá trình tái kết tinh bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như thành phần của hợp kim, mức độ biến dạng, kích thước hạt tinh thể ban đầu, nhiệt độ ủ. Trong thực tế, người ta thường sử dụng giá trị trung bình cộng của nhiệt độ bắt đầu tái kết tinh và nhiệt độ kết thúc tái kết tinh như một chỉ số để đánh giá mức độ ổn định nhiệt của kim loại hoặc hợp kim; giá trị này được gọi là nhiệt độ tái kết tinh. b) Đối với các loại thép hợp kim có độ bền cao, như thép austenit, thép ferrit, thép không gỉ hai pha, thì trong quá trình tạo hình ở nhiệt độ thấp, do mức độ biến dạng khác nhau, cấu trúc vật lý của chúng cũng sẽ thay đổi ở mức độ khác nhau. Chỉ riêng việc xử lý nhiệt để loại bỏ ứng suất thôi là chưa đủ để khôi phục lại các tính chất của vật liệu (bao gồm cả tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn). Do đó, thường cần phải tiến hành xử lý nhiệt ngay từ trạng thái ban đầu của vật liệu, nhằm đạt được mục tiêu khôi phục các tính chất của nó. Tóm lại: 1. Nếu tỷ lệ biến dạng của phần đầu nắp không vượt quá 5% (đối với thép carbon và thép hợp kim ít), theo yêu cầu của GB150 thì không bắt buộc phải tiến hành xử lý nhiệt nhằm khôi phục tính chất cơ học của vật liệu. Tuy nhiên, theo GB/T25198 thì vẫn cần phải tiến hành xử lý nhiệt. Theo tôi hiểu, việc xử lý nhiệt nhằm giảm căng thẳng trong vật liệu là đủ rồi. Nếu thiết bị yêu cầu phải tiến hành xử lý nhiệt nhằm loại bỏ hoàn toàn căng thẳng sau khi hàn, thì có thể sử dụng phương pháp xử lý nhiệt sau khi hàn thay thế cho phương pháp xử lý nhiệt dành cho phần đầu nắp được tạo hình bằng phương pháp ép lạnh. 2. Nếu tỷ lệ biến dạng của phần đầu nắp vượt quá 5% (đối với thép carbon và thép hợp kim ít), đồng thời độ dày vật liệu lớn hơn 16mm, hoặc độ dày thành vật liệu giảm xuống dưới 10%, thì theo yêu cầu của tiêu chuẩn GB150, cần tiến hành xử lý ủ nhiệt ở nhiệt độ tái kết tinh. Mục đích chính của việc này là khắc phục hiện tượng cứng hóa vật liệu sau khi gia công ở nhiệt độ thấp, đồng thời giảm căng thẳng trong vật liệu. Lúc này, cần có các mẫu thử từ chất liệu gốc của phần đầu nắp để kiểm tra. Lúc này, quy trình xử lý nhiệt nhằm giảm ứng suất sau hàn của thiết bị không thể thay thế cho quy trình xử lý làm tái kết tinh ở nhiệt độ cao sau khi đùn thành phần đầu nối. 3. Lúc này, một câu hỏi lại nảy sinh: Tại sao việc thực hiện các tiêu chuẩn này lại mất nhiều thời gian đến vậy? Tại sao mọi người không chú trọng và hiểu rõ về quá trình ủ nhiệt nhằm đạt được nhiệt độ tái kết tinh?
e) (Điều này đã bị loại bỏ trong Bảng sửa đổi số 1.)
III. Giải thích các quy định trong tiêu chuẩn GB150-2011 đối với mục 8.1.1:
1. Đối với các chi tiết chịu áp lực được tạo hình bằng phương pháp làm lạnh, mức độ cứng hóa do biến dạng được xác định thông qua tỷ lệ biến dạng. Khi các chi tiết làm từ các vật liệu khác nhau bị biến dạng đến mức tương ứng, thì cần tiến hành xử lý nhiệt để khôi phục lại tính chất của vật liệu. Lưu ý rằng “tiến hành xử lý nhiệt để khôi phục tính chất của vật liệu” ở đây có nghĩa là:
a) Đối với thép carbon và thép hợp kim có hàm lượng hợp kim thấp, cần tiến hành quá trình ủ ở nhiệt độ tái kết tinh nhằm loại bỏ các ứng suất dư, hiện tượng cứng hóa do biến dạng, v.v. Tái kết tinh là quá trình mà ở đó, khi nhiệt độ ủ nhiệt đủ cao và thời gian đủ dài, sẽ hình thành những tinh thể mới không chứa ứng suất trong cấu trúc vi mô của kim loại hoặc hợp kim bị biến dạng – đó chính là các hạt tái kết tinh. Các tinh thể mới liên tục phát triển, cho đến khi cấu trúc bị biến dạng ban đầu hoàn toàn biến mất; đồng thời, tính chất của kim loại hoặc hợp kim cũng thay đổi đáng kể. Quá trình này được gọi là tái kết tinh. Trong đó, nhiệt độ mà tại đó quá trình hình thành các tinh thể mới bắt đầu được gọi là nhiệt độ bắt đầu tái kết tinh; còn nhiệt độ mà tại đó toàn bộ cấu trúc vi mô được thay thế bằng các tinh thể mới thì được gọi là nhiệt độ kết thúc tái kết tinh hoặc nhiệt độ tái kết tinh hoàn toàn. Phạm vi nhiệt độ trong quá trình tái kết tinh bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như thành phần của hợp kim, mức độ biến dạng, kích thước hạt tinh thể ban đầu, nhiệt độ ủ. Trong thực tế, người ta thường sử dụng giá trị trung bình cộng của nhiệt độ bắt đầu tái kết tinh và nhiệt độ kết thúc tái kết tinh như một chỉ số để đánh giá mức độ ổn định nhiệt của kim loại hoặc hợp kim; giá trị này được gọi là nhiệt độ tái kết tinh. b) Đối với các loại thép hợp kim có độ bền cao, như thép austenit, thép ferrit, thép không gỉ hai pha, thì trong quá trình tạo hình ở nhiệt độ thấp, do mức độ biến dạng khác nhau, cấu trúc vật lý của chúng cũng sẽ thay đổi ở mức độ khác nhau. Chỉ riêng việc xử lý nhiệt để loại bỏ ứng suất thôi là chưa đủ để khôi phục lại các tính chất của vật liệu (bao gồm cả tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn). Do đó, thường cần phải tiến hành xử lý nhiệt ngay từ trạng thái ban đầu của vật liệu, nhằm đạt được mục tiêu khôi phục các tính chất của nó. Tóm lại: 1. Nếu tỷ lệ biến dạng của phần đầu nắp không vượt quá 5% (đối với thép carbon và thép hợp kim ít), theo yêu cầu của GB150 thì không bắt buộc phải tiến hành xử lý nhiệt nhằm khôi phục tính chất cơ học của vật liệu. Tuy nhiên, theo GB/T25198 thì vẫn cần phải tiến hành xử lý nhiệt. Theo tôi hiểu, việc xử lý nhiệt nhằm giảm căng thẳng trong vật liệu là đủ rồi. Nếu thiết bị yêu cầu phải tiến hành xử lý nhiệt nhằm loại bỏ hoàn toàn căng thẳng sau khi hàn, thì có thể sử dụng phương pháp xử lý nhiệt sau khi hàn thay thế cho phương pháp xử lý nhiệt dành cho phần đầu nắp được tạo hình bằng phương pháp ép lạnh. 2. Nếu tỷ lệ biến dạng của phần đầu nắp vượt quá 5% (đối với thép carbon và thép hợp kim ít), đồng thời độ dày vật liệu lớn hơn 16mm, hoặc độ dày thành vật liệu giảm xuống dưới 10%, thì theo yêu cầu của tiêu chuẩn GB150, cần tiến hành xử lý ủ nhiệt ở nhiệt độ tái kết tinh. Mục đích chính của việc này là khắc phục hiện tượng cứng hóa vật liệu sau khi gia công ở nhiệt độ thấp, đồng thời giảm căng thẳng trong vật liệu. Lúc này, cần có các mẫu thử từ chất liệu gốc của phần đầu nắp để kiểm tra. Lúc này, quy trình xử lý nhiệt nhằm giảm ứng suất sau hàn của thiết bị không thể thay thế cho quy trình xử lý làm tái kết tinh ở nhiệt độ cao sau khi đùn thành phần đầu nối. 3. Lúc này, một câu hỏi lại nảy sinh: Tại sao việc thực hiện các tiêu chuẩn này lại mất nhiều thời gian đến vậy? Tại sao mọi người không chú trọng và hiểu rõ về quá trình ủ nhiệt nhằm đạt được nhiệt độ tái kết tinh?
Bài viết này cuối cùng được chỉnh sửa bởi zxhslm vào ngày 30-12-2016 lúc 08:54. Quy trình xử lý nhiệt nhằm khôi phục các tính chất của vật liệu do hiện tượng cứng hóa do biến dạng lạnh được đề cập trong giáo trình đào tạo kỹ sư thiết kế bình chứa của thầy Li Shiyu. Có thể áp dụng phương pháp xử lý nhiệt để loại bỏ ứng suất, hoặc có thể sử dụng phương pháp tôi hoặc kết hợp tôi và xử lý nhiệt lại. Ở Trung Quốc, phương pháp loại bỏ ứng suất thường được sử dụng nhiều hơn. Tôi nghĩ ý kiến của chủ bài là khả thi.