Nejednaka debljina stjenke u valjanim čeličnim cijevima (osobito bešavnim čeličnim cijevima, kao što su vruće-valjane bešavne čelične cijevi i hladno-valjane bešavne čelične cijevi) čest je problem kvalitete u procesu proizvodnje. Glavni uzroci mogu se pripisati četirima glavnim kategorijama: sirovine, oprema, proces i rad. Konkretno, može se raščlaniti na sljedeće detaljne čimbenike, koji su detaljno objašnjeni u kombinaciji s principom valjanja (kao što su probijanje, kontinuirano valjanje i procesi smanjivanja jezgre):
I. Čimbenici sirovina: "Inherentna osnova" nejednake debljine stijenke
Sirovine su početna točka valjanja čeličnih cijevi. Ako same sirovine imaju nedostatke, to će izravno dovesti do odstupanja u debljini stijenke gotovog proizvoda, a teško ih je u potpunosti ispraviti u kasnijim procesima.
1. Problemi kvalitete cijevnih trupaca (čeličnih trupaca)
- Neujednačena debljina stijenke/promjer trupca cijevi:
Gredica cijevi (kao što je okrugla čelična gredica, gredica kontinuiranog lijevanja) sama po sebi ima eliptičnost, fluktuacije promjera ili lokalnu debljinu/tankoću (na primjer, "labava zona", "šupljina skupljanja", "segregacija" trupca kontinuiranog lijevanja), a deformacija metala tijekom valjanja je nedosljedna - protok metala na debljoj strani je blokiran, a protok na tanjoj strani je prebrz, što u konačnici rezultira nejednakom debljinom stjenke gotovog proizvoda.
- Unutarnji nedostaci gredice cijevi:
Gredica cijevi ima inkluzije, pore, pukotine itd. Tijekom procesa valjanja, plastičnost metala u području defekta je loša, a deformacija nije kontinuirana, što rezultira pretankom lokalnom debljinom stijenke (metal u području defekta ne može se učinkovito ispuniti) ili predebelom (metal se nakuplja oko defekta).
- Nejednaka temperatura gredice cijevi:
Kada se cijevna gredica zagrijava (kao što je u peći za grijanje s prstenom), zagrijavanje je neravnomjerno, s lokalnim temperaturama previsokim (metal je premekan, protok je prebrz) ili preniskim (metal je pretvrd, protok je blokiran), što rezultira odstupanjima u debljini stijenke nakon valjanja (na primjer, gornji dio cijevne trupca ima visoku temperaturu, ali je debljina stijenke gornjeg dijela pretanka nakon valjanja).
2. Problem kvalitete sirove cijevi (polu{1}}proizvod nakon perforacije)
Prvi korak u valjanju bešavnih čeličnih cijevi je "bušenje" (uvlačenje slijepe cijevi u šuplju slijepu cijev). Ako je debljina stijenke same slijepe cijevi neujednačena, teško ju je u potpunosti ispraviti u kasnijim procesima kontinuiranog valjanja i dimenzioniranja.
Neodgovarajuće podešavanje kuta konusa i gornjeg položaja valjaka u stroju za bušenje (kao što je stroj za bušenje s križnim valjanjem) dovodi do "ekscentrične debljine stijenke" (jedna strana debela, a druga tanka) ili "spiralno neujednačene debljine stijenke" (izmjenična debljina u obliku spirale duž duljine čelične cijevi) u gruboj cijevi.
Eliptičnost slijepe cijevi premašuje standard: poprečni-presjek slijepe cijevi nije okrugao, a metalna deformacija u smjeru oboda tijekom valjanja je drugačija, što na kraju rezultira nejednakom debljinom stijenke.
II. Faktori opreme: "Hardversko jamstvo" za točnost kotrljanja nije uspjelo
Preciznost, stanje istrošenosti i poravnanje opreme izravno određuju ujednačenost deformacije metala i glavni su mehanički uzroci nejednake debljine stijenke.
1. Odstupanje/istrošenost jezgrenih komponenti valjaonice
- Problem s valjkom:
Preciznost obrade samih valjaka (kao što su radni valjci kontinuiranih valjaonica i valjci strojeva za dimenzioniranje) je nedovoljna (kao što su nedosljedni promjeri valjaka i odstupanja u cilindričnosti površine valjka), što rezultira neravnomjernom silom na metal tijekom valjanja.
Neravnomjerno trošenje valjaka nakon uporabe (kao što je jako trošenje na jednoj strani), nedosljedan razmak između valjaka (veći na jednoj strani, a manji na drugoj) i odstupanje u debljini kada metal prolazi kroz njih.
Nejednaka temperatura valjaka (kao što je začepljenje rashladnog voda, lokalno pregrijavanje i ekspanzija) dovodi do promjena u stvarnom razmaku valjaka.
- Problem s vrhom/trnom:
Vrh stroja za bušenje i trn kontinuirane valjaonice (koji se koristi za podupiranje unutarnje stijenke čelične cijevi) su ekscentrični (nisu poravnati sa središnjom linijom valjaka), što rezultira time da je jedna strana unutarnje stijenke čelične cijevi usko pričvršćena na osovinu, a razmak na drugoj strani je prevelik, tvoreći "unutarnji pomaknuti zid" (nejednaka debljina unutarnjeg zida).
Trošenje, deformacija trna (kao što je lokalno stanjivanje) ili loše površinsko podmazivanje (adhezija metala) mogu uzrokovati lokalno odstupanje debljine stijenke na unutarnjoj stijenci.
- Odstupanje zaštitnog uređaja vodilice :
Uređaji za vođenje i zaštitu (kao što su ploče za vođenje i valjci za vođenje) koriste se za vođenje trupca cijevi/prazne cijevi u role. Ako je položaj vodilice i štitnika pomaknut ili je istrošenost neravnomjerna, to će uzrokovati "odstupanje" trupca cijevi, a tijekom valjanja, metalna sila će biti pomaknuta na jednu stranu, što će rezultirati nejednakom debljinom stijenke.
2. Neuspjeh u poravnanju/niveliranosti opreme
Odstupanja u ravnini i okomitosti okvira i baze valjaonice (kao što je slijeganje temelja i popuštanje vijaka nakon dugotrajne-uporabe) rezultiraju neporavnavanjem središnjih linija valjaka i igala (loše poravnanje), a deformacija metala je asimetrična.
Središnje linije svakog postolja kontinuirane valjaonice s više{0}}stanova nisu poravnate (uzdužno poravnanje je loše), a slijepe cijevi se opetovano "stiskuju i skreću" prilikom prolaska kroz njih, što rezultira povremenom nejednakom debljinom stijenke duž smjera duljine.
3. Problem sinkronizacije prijenosnog sustava
Kvarovi u prijenosnim komponentama valjaonice kao što su motor, reduktor i spojka (kao što je nedosljedna brzina vrtnje i preveliki zazor prijenosa) uzrokuju neusklađenost brzina vrtnje svakog valjka, što rezultira "povlačenjem" ili "neravnomjernim stiskanjem" metala i uzrokuje fluktuacije u debljini stijenke.
III. Čimbenici procesa: Nepravilno "podudaranje parametara" tijekom procesa valjanja
Parametri procesa su ključni za kontrolu deformacije metala. Nerazumne postavke parametara mogu dovesti do neusklađenosti u količini deformacije, temperaturi i brzini, uzrokujući nejednaku debljinu stijenke.
1. Neodgovarajući temperaturni proces
- Odstupanje temperature grijanja :
Ako je temperatura zagrijavanja slijepe cijevi previsoka (pregrijavanje), metal će imati pretjeranu plastičnost, što može lako dovesti do "prekomjerne deformacije" (lokalnog stanjivanja). Kada je temperatura preniska (nedovoljno zagrijana), plastičnost metala je loša, otpornost na deformaciju je velika i sklona je pojava "tvrdog stiskanja" (lokalna debljina).
Nedovoljno vrijeme zagrijavanja ili neravnomjerno očuvanje topline, prevelika temperaturna razlika između unutarnje i vanjske strane cijevne gredice ili između vrha i dna (kao što je pregusto slaganje cijevnih gredica u prstenastoj peći za grijanje) i neravnomjerna deformacija tijekom valjanja.
- Neuspjeh kontrole temperature tijekom procesa valjanja:
Kada se gruba cijev smota i prebrzo ohladi (kao što je prekomjerna voda za hlađenje ili neravnomjerno hlađenje), lokalni metal se prerano stvrdne, otežavajući naknadnu deformaciju i rezultirajući odstupanjem debljine stijenke.
Tijekom kontinuiranog kotrljanja, temperaturne fluktuacije između svakog okvira su prevelike (na primjer, izlazna temperatura prednjeg okvira je previsoka, a deformacija stražnjeg okvira tijekom kotrljanja je pretjerana).
2. Parametri deformacije se ne podudaraju
- Neispravna postavka razmaka valjaka:
Razmak valjanja je osnovni parametar koji određuje debljinu stijenke čelične cijevi. Ako je razmak na jednoj strani prevelik tijekom podešavanja razmaka valjaka (kao što nije kalibracija u skladu sa stvarnom veličinom prazne cijevi) ili Postavke razmaka valjaka svakog okvira nisu kontinuirane (kao što je veliki razmak valjaka u prednjem okviru i mali razmak valjaka u stražnjem okviru), to će uzrokovati iznenadnu promjenu u deformaciji metala i nejednaku debljinu stijenke.
- Nerazuman koeficijent istezanja:
Koeficijent istezanja (omjer duljine nakon valjanja i duljine prije valjanja) je prevelik ili premalen, ili je koeficijent istezanja neravnomjerno raspoređen među svakim okvirom - ako je koeficijent istezanja prevelik, metal teče prebrzo, što je sklono lokalnom stanjivanju. Neravnomjerna raspodjela će dovesti do razlika u količini deformacije svakog dijela, što će rezultirati fluktuacijama u debljini stijenke.
- Neodgovarajući parametri brzine:
Brzina dodavanja trupca (brzina probijanja), brzina rotacije valjaka i brzina izvlačenja igle se ne podudaraju, što rezultira nedovoljnom opskrbom ili nakupljanjem metala. Na primjer, ako je brzina probijanja previsoka i oslonac igle nije na vrijeme, unutarnja stijenka čelične cijevi će postati lokalno tanja.
3. Neuspjeh procesa podmazivanja/hlađenja
Nedovoljno podmazivanje tijekom valjanja (kao što je nedovoljno ulja za podmazivanje ili pokvarene masti) dovodi do prekomjernog trenja između metala i valjaka ili trna, što rezultira povećanom otpornošću na lokalne deformacije i debljom debljinom stijenke.
Neravnomjeran proces hlađenja (kao što je začepljenje rashladnih vodotokova, odstupanje kutova mlaznica), brzo lokalno hlađenje površine čelične cijevi, povećana tvrdoća i nemogućnost njezine učinkovite korekcije u kasnijim procesima, što rezultira odstupanjem debljine stijenke.
IV. Operativni faktori: "precizno izvršenje" koje kontroliraju ljudi nije na mjestu
Vještine operatera, pravodobnost pregleda i podešavanja izravno utječu na učinak izvedbe procesa i "ljudski su uzroci" nejednake debljine stijenki.
1. Pogreška u podešavanju parametra
Operater nije uspio prilagoditi parametre kao što su razmak valjaka, brzina rotacije i temperatura prema specifikacijama i materijalima cijevnog trupca (na primjer, koristeći stare parametre za proizvodnju čeličnih cijevi različitih specifikacija), što je rezultiralo neusklađenošću između parametara i sirovina.
Prilikom podešavanja razmaka valjaka, on nije bio kalibriran (kao što je podešavanje samo na temelju iskustva bez upotrebe alata kao što je brojčanik za mjerenje), što je rezultiralo odstupanjem između stvarnog razmaka valjaka i postavljene vrijednosti.
2. Inspekcija i održavanje nisu na vrijeme
- Uvjeti trošenja komponenti kao što su valjci, osovine i štitnici vodilica nisu redovito pregledavani (na primjer, valjci nisu zamijenjeni kada je istrošenost premašila standard) ili metalna prianjanja i oksidne ljuske na površini komponenti nisu očišćeni na vrijeme, što je rezultiralo neravnomjernom deformacijom.
- Neuspjeh u otkrivanju odstupanja u poravnanju opreme na vrijeme (kao što je pomak okvira, labavi zaštitnici vodilica) ili neuspjeh u pravovremenim prilagodbama nakon otkrivanja.
3. Odabir sirovina nije strog
Operatori nisu uspjeli provesti inspekciju izgleda i dimenzija cijevnih trupaca (kao što je korištenje cijevnih trupaca s prekomjernom eliptičnošću), što je rezultiralo "inherentnim nedostacima" koji ulaze u proces valjanja.
V. Tipični uzroci nejednake debljine stjenke zbog različitih postupaka valjanja (sažeta tablica)
| Proces valjanja: | Tipični oblici nejednake debljine stijenke; |
Temeljni uzroci |
| Vruće{0}}valjane bešavne čelične cijevi (probijanje + kontinuirano valjanje) | Ekscentrični zid (debljina/tankost na jednoj strani) | Neravnomjerno zagrijavanje gredice, ekscentričnost gornje glave stroja za probijanje, loše poravnanje kontinuirane valjaonice, neravnomjerno trošenje valjaka |
| Nejednaka debljina stijenke u obliku spirale | Neodgovarajući stožac Kut valjka stroja za bušenje, pomak zaštitnog uređaja vodilice i odstupanje grube cijevi | |
| Periodične fluktuacije debljine stijenke | Brzine rotacije svakog okvira kontinuirane valjaonice nisu sinkronizirane, postavke razmaka valjaka nisu kontinuirane, a trnovi su neravnomjerno istrošeni | |
| Hladno{0}}valjane bešavne čelične cijevi | Unutarnji ofsetni zid (nejednaka debljina unutarnjeg zida) | ekscentričnost donje poluge, loše poravnanje valjaka valjaonice za hladno valjanje, nedovoljno podmazivanje što dovodi do prianjanja metala |
| Lokalne tanke točkice/debele točkice | Lokalni nedostaci u sirovinama (prazne cijevi), nečistoće koje se lijepe na površinu valjaka i neravnomjerno hlađenje | |
| Postupak dimenzioniranja/smanjivanja | Debljina stijenke na kraju je neujednačena | Temperatura na kraju slijepe cijevi je preniska, razmak valjaka stroja za dimenzioniranje nije pravilno podešen, a odstupanje vođenja štitnika vodilice |
nečistoće koje se lijepe na površinu valjaka, neravnomjerno hlađenje
Postupak dimenzioniranja/smanjivanja: Nejednaka debljina stijenke na kraju, preniska temperatura na kraju slijepe cijevi, nepravilno podešavanje razmaka valjaka stroja za dimenzioniranje, odstupanje vodilice i štitnika
VI. Kako prepoznati i riješiti nejednaku debljinu stijenke? (Kratke upute)
1. Otkrivanje i pozicioniranje:
Upotrijebite ultrazvučni mjerač debljine za mjerenje duž opsega čelične cijevi (najmanje četiri smjera) i smjer duljine (svakih 100-200 mm) kako biste odredili oblik nejednolikosti (ekscentričnost, spiralna, periodična).
2. Ciljana istraga:
- Ekscentrični zid: Dajte prioritet provjeri poravnanja opreme (središnja linija valjka-mandbara), ekscentričnosti vrha/mandbara i neravnomjernog zagrijavanja cijevi.
- Neravni spiralni oblik: Provjerite štitnik vodilice stroja za bušenje, konusni kut valjaka i odstupanje slijepe cijevi.
- Periodične fluktuacije: Provjerite sinkronizaciju brzine kontinuirane valjaonice, ciklusa trošenja valjaka i postavke razmaka valjaka.
3. Rješenja:
- Sirovine:
Pregledajte kvalificirane komade cijevi (jednake veličine i temperature) i uklonite neispravne sirovine;
- Oprema:
Kalibrirajte poravnanje i ravnost, zamijenite istrošene dijelove (role, osovine, štitnike vodilica) i očistite površine komponenti;
- Proces:
Optimizirajte temperaturu grijanja (ujednačena izolacija), prilagodite razmak valjaka/usklađivanje brzine i poboljšajte podmazivanje i hlađenje;
- Operacija:
Ojačati inspekciju (kalibrirati parametre i provjeriti status opreme za svaku seriju) i poboljšati vještine operatera.
Iz gornje analize može se vidjeti da je nejednaka debljina stjenke valjanih čeličnih cijevi rezultat koordiniranog kvara višestrukih veza kao što su "sirovine - oprema - proces - operacija", a srž leži u uništavanju ujednačenosti deformacije metala. U proizvodnji je nužna potpuna-kontrola procesa od "izvora (sirovina) - procesa (oprema + tehnologija) - izvođenja (operacije)" kako bi se učinkovito smanjila vjerojatnost nejednake debljine stijenke.
