열간 확장 강관이란 무엇입니까?
열팽창 강관은 모관을 고온 작동 범위까지 가열한 다음 이를 원뿔형 맨드릴 위로 밀어 직경이 완성된 크기로 늘어나는 방식으로 생산됩니다. 이 공정은 더 작고 쉽게 구할 수 있는 모관에서 큰-직경의 파이프를 얻는 데 사용되며 파이프의 기계적 특성을 향상시키는 방법이기도 합니다. 열팽창은 단순한 사이징 작업이 아닙니다. 제어된 온도와 제어된 변형의 조합은 입자 구조를 개선하고 특정 내부 결함을 닫으며 잔류 응력을 재분배합니다. 이것이 바로 이 프로세스가 까다로운 서비스의 라인 파이프 및 압력 파이프에 대해 종종 지정되는 이유입니다.
잔류 스트레스와 그것이 중요한 이유
내부 응력이라고도 하는 잔류 응력은 외부 힘이 제거된 후에도 금속 내부에 고정되어 남아 있는 응력입니다. 이는 주조, 성형, 용접 또는 냉각 과정에서 불균일한 변형과 불균일한 부피 변화로 인해 발생합니다. 완성된 파이프에 미치는 영향은 상당합니다. 국부 응력이 재료의 항복 강도를 초과하면 파이프가 왜곡되고, 인장 강도를 초과하면 파이프가 균열되어 치수가 변경되고 수명이 급격히 단축될 수 있습니다. 잔류 응력은 사용 시 부과되는 응력에 추가되며, 용접 접합부와 냉간 성형 부위의 조기 파손을 일으키는 일반적인 원인입니다. 따라서 이를 줄이는 것이 확장 프로세스의 핵심 목표입니다.
핫 확장 프로세스
일반적인 라인에서 마더 파이프는 제어되는 용광로에서 해당 등급의 고온 작업 범위로 균일하게 가열된 다음 외부 직경이 지지되고 측정되는 동안 밀거나 당기는 힘에 의해 원추형 내부 맨드릴 위로 전진됩니다. 변형되는 부분에만 가열이 적용되므로 에너지 소비가 적고 온도가 균일하고 제어 가능합니다. 원추형 맨드릴은 빠르게 교체할 수 있으므로 동일한 라인으로 다양한 마감 직경과 벽 두께를 생산할 수 있습니다. 팽창 후 파이프는 단단하거나 갈라진 미세 구조를 방지하기 위해 제어된 조건에서 냉각됩니다. 두 가지 공정 변수가 최종 품질을 결정합니다. 변형이 수행되는 온도와 벽이 얇아져도 제품 사양에서 요구하는 최소 벽 아래로 파이프가 내려가지 않도록 제한되는 팽창 비율입니다.
미세구조 및 특성에 미치는 영향
열간 팽창은 마더 파이프의 -주조 또는 압연 구조를 분해하고 제어된 속도와 온도에서 변형을 촉진합니다. 입자가 재결정화되고 미세화되므로 완성된 파이프는 더 조밀한 구조와 더 나은 기계적 특성을 갖게 됩니다. 주조로 인한 다공성, 균열 및 수축 느슨함은 고온 및 압축 응력의 조합으로 폐쇄될 수 있습니다. 강도와 연성은 팽창 방향을 따라 향상됩니다. 이는 파이프가 더 이상 완전히 등방성이 아니라는 것을 의미하며 파이프를 압력 또는 굽힘 응용 분야에 사용할 때 이러한 방향 효과를 고려해야 합니다. 열 사이클은 또한 경도를 감소시키고 가소성을 증가시켜 후속 절단, 베벨링 및 냉간 성형을 더 쉽게 만들고 제조 중 뒤틀림이나 균열을 조장할 수 있는 내부 응력을 실질적으로 완화시킵니다.
사양, 응용 및 검사
열팽창 파이프는 일반적으로 탄소 및 저온 서비스용 ASTM A106, ASTM A53 및 ASTM A333, 크롬-몰리브덴 서비스용 ASTM A335, 라인 파이프용 API 5L PSL1 또는 PSL2를 포함하여 마더 파이프와 동일한 제품 사양으로 공급되며 유럽 및 중국 프로젝트에는 EN 10216, EN 10217 및 GB/T 9711이 사용됩니다. 일반적인 응용 분야는 장거리 석유 및 가스 송전선, 송수관, 파일링 및 구조용 튜브, 큰 직경이 필요한 증기 또는 공정 배관입니다. 공정에서는 직경과 벽 두께가 영구적으로 변경되므로 구매자는 모파이프 크기가 아닌 완성된 치수와 최소 벽을 지정해야 합니다. 열팽창 파이프 검사에는 일반적으로 치수 및 타원형 검사, ASTM E213에 따른 초음파 벽면 검사, 제품 사양에 따른 정수압 테스트, 완성된 파이프의 인장 및 편평화 또는 굽힘 테스트가 포함됩니다. 현장에서 파이프를 용접할 경우 끝부분의 치수 공차에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 왜냐하면 대형 확장 파이프의 정렬 및 맞춤{18}}이 둘레 용접의 품질을 좌우하기 때문입니다.
FAQ
Q: 열팽창관과 이음매 없는 관의 차이점은 무엇입니까?
열간 확장 파이프는 열간 변형에 의해 직경이 증가하는 더 작은 이음매 없는 마더 파이프로 만들어집니다. 완제품에는 아직 종방향 용접이 없지만 치수와 특성은 확장 단계를 통해 달성됩니다.
Q: 열팽창으로 인해 벽 두께가 감소합니까?
예. 일정량의 금속으로 직경을 늘리면 벽이 얇아지므로 팽창률을 제어하여 마감된 벽이 사양에서 요구하는 최소 수준 이상으로 유지되도록 합니다.
Q: 파이프에서 잔류 응력이 문제가 되는 이유는 무엇입니까?
잔류 응력은 사용 시 적용되는 응력에 추가되며 재료의 항복 강도나 인장 강도를 초과하면 뒤틀림이나 균열이 발생할 수 있습니다. 이러한 응력의 완화는 열팽창 공정의 주요 이점 중 하나입니다.
Q: 확장 후 속성에 방향이 지정될 수 있나요?
예. 변형은 주로 파이프 축을 따라 진행되기 때문에 기계적 특성의 향상은 압연 방향에서 가장 크며 재료는 다소 이방성이 됩니다. 설계 및 테스트에서는 이 점을 고려해야 합니다.
Q: 열팽창관은 어떻게 검사하나요?
치수 및 타원형 검사, ASTM E213에 따른 초음파 벽 테스트, 제품 사양에 따른 수압 테스트, 완성된 파이프에 대한 기계적 테스트. 마감 크기와 최소 벽 두께에 따라 파이프를 주문하십시오.
