강관 열처리 공정 가이드

파이프 열처리란 무엇이며 왜 중요한가요?

열처리는 강관을 특정 온도까지 가열하고, 지정된 시간 동안 그 온도를 유지한 다음, 제어된 속도로 냉각하는 제어된 공정입니다. 목적은 강철의 미세 구조를 변경하여 기계적 특성 - 강도, 경도, 인성 및 연성을 변경하는 것입니다. ASTM, API, EN과 같은 표준에서 요구하는 특정 특성을 달성하려면 열처리가 필수적입니다. 적절한 열처리가 없으면 강관은 최소 항복 강도 요구 사항을 충족하지 못할 수도 있고, 저온 서비스에 대한 인성이 부족할 수도 있고, 경도가 너무 높아 균열이나 수소로 인한 파손-이 발생할 수도 있습니다.

열처리의 필요성은 파이프 생산의 다양한 단계에서 발생합니다. 열간 압연 또는 냉간 인발 후, -형성된 미세 구조는 일반적으로 불균일-하고 바람직하지 않은 상을 포함할 수 있습니다. 열처리는 구조를 균질화하고 내부 응력을 완화합니다. 용접 후, 열{5}}영향부(HAZ)에는 속성 복원을 위해 용접 후 열처리(PWHT)가 필요한 경화되거나 부서진 미세 구조가 있을 수 있습니다. A106 Gr.B와 같은 표준은 특정 크기에 대해 표준화된 조건을 요구하는 반면, API 5L X60 이상은 일반적으로 고강도 등급에 대해 담금질 및 템퍼링(Q&T)을 요구합니다.-

정규화

정규화에는 파이프를 Ac3 변태 온도(페라이트가 오스테나이트로 완전히 변태하는 온도)보다 약 30{7}}50도 높은 온도로 가열하고, 완전한 오스테나이트화를 보장하기 위해 유지한 다음 공기 중에서 냉각시키는 작업이 포함됩니다. 탄소강(A106 Gr.B)의 경우 정규화 온도는 일반적으로 870-930도입니다. 공기 중에서 천천히 냉각하면 균일한 입자 크기를 갖는 미세한 펄라이트-페라이트 미세 구조가 생성됩니다. 정규화는 압연된 상태의 결정립 구조를 개선하고 화학적 조성을 균질화하며 압연된 상태에 비해 인성을 향상시킵니다.

일반적으로 표준화가 필요한 파이프에는 A106 Gr.B(벽 두께가 19mm를 초과하는 크기에 대한 표준 배송 조건), A333 Gr.6 저온-온도 파이프(정규화는 저온 충격 인성에 필요한 미세 입자 구조 보장) 및 일반 압력 서비스를 위한 다양한 탄소강 등급이 포함됩니다. 정규화 공정은 또한 균일하고 상대적으로 부드러운 미세 구조를 생성하여 가공성을 향상시킵니다. 정규화 후 파이프는 길이와 원주를 따라 일관된 기계적 특성을 가지며, 이는 압력 하에서 예측 가능한 성능에 필수적입니다.

담금질

담금질에는 파이프를 오스테나이트화 온도(일반적으로 탄소강의 경우 850-950도, P91/P92 합금강의 경우 1040-1080도)까지 가열한 다음 담금질 매체 - 물, 오일 또는 폴리머 용액에서 빠르게 냉각하는 작업이 포함됩니다. 급속 냉각은 확산에 의해 제어되는 펄라이트로의 변태를 억제하고 대신 단단하고 고강도 미세 조직인 마르텐사이트의 형성을 촉진합니다. 완전한 마르텐사이트 변태를 달성하려면 냉각 속도가 특정 강철 구성에 대한 임계 냉각 속도를 초과해야 합니다. 물 담금질은 가장 빠른 냉각 속도를 제공하지만 뒤틀림이나 균열이 발생할 수 있습니다. 오일 및 폴리머 담금질은 균열 위험을 줄이면서 더 느리고 더 제어된 냉각을 제공합니다.

담금질이 필요한 파이프에는 최소 항복 강도 414-552 MPa를 달성해야 하는 고강도 API 5L 등급(X60~X80)과 유정 서비스용 API 5CT 케이싱 및 튜빙 등급(N80, L80, P110)이 포함됩니다. 담금질 매체의 선택은 강철 구성과 파이프 형상에 따라 다릅니다. 벽이 두꺼운 파이프의 경우 벽 중앙에서 충분한 냉각 속도를 달성하기 위해 물 담금질이 필요할 수 있는 반면, 벽이 얇은 파이프는 뒤틀림 위험을 줄이기 위해 오일이나 폴리머를 사용할 수 있습니다.

템퍼링

템퍼링은 담금질 직후 수행되며 파이프를 Ac1 변태 온도(일반적으로 등급에 따라 500~750도) 미만의 온도로 재가열하고 지정된 시간 동안 유지한 후 냉각하는 작업이 포함됩니다. 템퍼링은 담금질 중에 생성된 내부 응력을 완화하고, 경도를 특정 수준으로 낮추며, 마르텐사이트가 템퍼링된 마르텐사이트로 부분 분해되도록 하여 인성을 향상시킵니다. 템퍼링이 없으면 담금질된 파이프는 사용하기에 너무 부서지기 쉽고 압력이나 충격으로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다.

저온-템퍼링(150-300도)은 고강도를 유지하면서 경도 감소를 최소화하며 일부 고강도 등급에 사용됩니다. 고온-템퍼링(600~750도)은 경도를 크게 감소시키지만 인성을 크게 향상시키며, API 5L X65/X70과 같이 강도와 인성의 균형이 요구되는 등급에 사용됩니다. 담금질 후 템퍼링(Q&T)을 조합하는 것은 고강도 파이프 등급의 표준 공정으로, 정규화만 수행했을 때보다 훨씬 더 나은 기계적 특성을 제공합니다.

가열 냉각

완전 어닐링에는 오스테나이트화 범위까지 가열하고, 용광로에서 천천히 냉각하여 조대한 펄라이트 조직을 생성한 후 실온까지 냉각하는 과정이 포함됩니다. 완전 어닐링은 가장 낮은 강도와 ​​가장 높은 연성을 생성합니다. 표준 파이프 생산에는 거의 사용되지 않지만 엄격한 성형 작업이나 복잡한 가공 부품의 응력 완화에 적용될 수 있습니다. 응력 제거 어닐링(공정 어닐링이라고도 함)은 기계적 특성에 큰 영향을 주지 않고 냉간 인발 또는 냉간 성형 시 잔류 응력을 완화하기 위해 탄소강의 경우 변태 온도보다 낮은 550-650도에서 수행됩니다. 구형화 어닐링(Ac1 바로 아래의 긴 홀드)은 탄화물 소판을 구형 입자로 변환하여 광범위한 가공이 필요한 파이프의 가공성을 크게 향상시킵니다. 어닐링은 연성을 회복하고 가공 경화를 완화하기 위해 냉간 인발 작업 후 정밀 파이프(냉간 인발)에도 사용됩니다.정밀 대 표준 파이프 가이드.

열처리 비교표

소재별 열처리

탄소강 파이프(A106 Gr.B)는 일반적으로 열처리가 필요한 크기의 경우 정규화된 상태로 공급되거나 더 작은 얇은 벽 크기의 경우 -압연 상태로 공급됩니다-. API 5L 라인 파이프는 등급 및 벽 두께에 따라 정규화, 정규화 압연 또는 Q&T 상태로 공급될 수 있습니다. 더 높은 등급(X60 이상)에는 일반적으로 Q&T 또는 열기계 제어 처리(TMCP)가 필요합니다. 합금강관(A335 P11, P22, P91)은 항상 노멀라이징 및 템퍼링된 상태로 공급됩니다. P91은 탁월한 크리프 강도를 제공하는 미세 바나듐-니오븀 탄질화물 석출물로 최적화된 템퍼링 마르텐사이트 구조를 개발하기 위해 정규화 온도(1040-1080도)와 템퍼링(730-780도)의 정밀한 제어가 필요합니다. 스테인레스 스틸 파이프(304/316)는 내식성을 감소시키는 크롬 탄화물 침전을 방지하기 위해 1010-1120도에서 용체 어닐링을 한 후 급속 냉각(수냉각 또는 급속 공랭)이 필요합니다.

열처리 장비 및 제어

파이프 열처리에는 두 가지 주요 용해로 유형, 즉 연속 롤러 노상로(표준 크기의 대량 생산용)와 배치 자동차-하부 용해로(큰-직경, 두꺼운-벽 또는 특수 합금 파이프용)가 사용됩니다. 온도 균일성은 매우 중요합니다. 퍼니스는 작업 영역 전체에 걸쳐 설정점의 ±10도 이내에서 온도를 유지해야 합니다. 최신 용해로는 각 열처리 주기에 대한 시간-온도 곡선을 기록하는 자동 제어 시스템에 연결된 여러 열전대를 사용합니다. 이러한 기록은 각 파이프 또는 배치가 지정된 열처리를 받았음을 입증하는 추적성을 제공합니다. 열처리 후에는 파이프의 뒤틀림을 교정하기 위해 곧게 펴야 할 수도 있습니다. 이는 일반적으로 7-롤 또는 9롤 크로스롤 스트레이트너에서 수행되며, 열처리가 효과적인지 확인하기 위해 경도 테스트가 이어집니다.

열처리 결함

부적절한 열처리로 인해 결함이 발생할 수 있습니다. 온도가 권장 최대값을 초과하면 과열 또는 연소가 발생하여 결정립이 거칠어지고 결정립 경계에서 초기 용융이 발생합니다. 탈탄은 표면층에서 탄소가 손실되어 피로 강도를 감소시키는 부드러운 저-탄소 층을 형성하는 것입니다. 담금질 균열은 지나치게 빠른 냉각이나 기하학적 응력 집중으로 인해 발생하며, 두꺼운-벽이나 복잡한-단면 파이프에서 가장 흔히 발생합니다. 경도 불균일-은 불균일한 용광로 온도, 불균일-냉각 또는 열 내 화학 조성의 변화로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 경도 테스트, 금속 조직 검사 및 표면 NDT 방법을 통해 감지할 수 있습니다.

우리의 열처리 능력

ManufacturerPipe는 직경 1/2"~48"의 파이프에 대한 정규화, Q&T 및 응력 완화가 가능한 현대적인 열처리 시설을 운영하고 있습니다. 당사의 용광로는 완벽한 추적성을 위해 풀타임 온도 기록을 통해 정밀한 온도 제어 기능을 갖추고 있습니다.- 우리는 ASTM, API 및 EN 요구 사항에 따라 탄소강, 합금강 및 스테인리스강 파이프에 대한 모든 표준 열처리 주기를 실행할 수 있습니다.

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제품 카테고리

• 스테인레스 스틸 파이프
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• 합금강관
• 아연 도금 파이프