Los tratamientos de expansión térmica para tubos de acero sin costura se clasifican en expansión térmica global, expansión térmica superficial y tratamiento térmico químico. El tratamiento de expansión térmica para tubos de acero sin costura generalmente utiliza la expansión térmica global. Estos tratamientos suelen implicar calentamiento, mantenimiento y enfriamiento, todos los cuales pueden provocar defectos.
Los defectos del tratamiento térmico en tubos de acero sin costura incluyen principalmente microestructura y rendimiento deficientes, tubos sobredimensionados, grietas superficiales, rayones, oxidación severa, descarburación, sobrecalentamiento y sobrecalentamiento.
Características del proceso de expansión térmica para tubos de acero sin costura:
El primer paso es el calentamiento: uno implica calentar por debajo del punto crítico Ac1 o Ac3; el otro, calentar por encima del punto crítico Ac1 o Ac3. El primer paso estabiliza principalmente la microestructura del tubo de acero sin costura y elimina las tensiones residuales, mientras que el segundo austeniza el acero.
El segundo paso es el mantenimiento: su propósito es mantener uniformemente la temperatura de calentamiento en todo el tubo de acero sin costura para lograr una microestructura calentada adecuada. El tercer paso es el enfriamiento: este proceso es crucial en el tratamiento térmico de los tubos de acero sin costura, ya que determina su estructura metalográfica y sus propiedades mecánicas. En la producción, se utilizan diversos métodos de enfriamiento para los tubos de acero sin costura. Los métodos más comunes incluyen el enfriamiento en horno, el enfriamiento por aire, el enfriamiento por aceite, el enfriamiento por polímero y el enfriamiento por agua.
Dependiendo de la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento, los tubos de acero sin costura se clasifican en normalización, recocido, revenido, temple y otros procesos.
Normalización: Refina los granos de austenita, homogeneiza la estructura interna y modifica el estado de tensión residual, mejorando así el rendimiento general de los tubos de acero sin costura. Reduce el bandeo y los cristales mixtos formados durante la deformación (pero no elimina el bandeo causado por la segregación e inclusiones en el acero); elimina los carburos reticulados en el acero hipereutectoide, lo que facilita el recocido esferoidizante. Se utiliza como pretratamiento antes del temple en tubos sin costura de acero estructural de medio carbono y aleados para refinar el grano y lograr una estructura uniforme, reduciendo así los defectos causados por el temple. También se puede utilizar como tratamiento térmico final para tubos sin costura de bajo carbono y baja aleación, sustituyendo el recocido para mejorar el rendimiento de corte de los tubos sin costura.
Recocido: Este proceso se divide en recocido de recristalización, recocido completo, recocido isotérmico, recocido esferoidizante y recocido de alivio de tensiones residuales. Generalmente, los tubos sin costura de acero de alto carbono, baja aleación y aleados requieren recocido para reducir la dureza y la resistencia, mejorar la plasticidad, eliminar las tensiones internas y las inhomogeneidades estructurales, y refinar la estructura cristalina para facilitar el mecanizado y prepararlos para el tratamiento térmico final.
El revenido se divide generalmente en revenido a baja temperatura (150-250 °C), revenido a temperatura media (350-500 °C) y revenido a alta temperatura (500-650 °C). Mejora la plasticidad y la tenacidad de los tubos sin costura, proporciona excelentes propiedades mecánicas generales, reduce o elimina la tensión residual generada durante el temple y estabiliza las dimensiones del tubo, garantizando que no se altere durante su uso. El revenido se realiza generalmente mediante enfriamiento por aire. Para evitar la regeneración de la tensión interna en el tubo sin costura, se recomienda un enfriamiento lento. En el caso de tubos sin costura susceptibles a la fragilidad por revenido a alta temperatura, se recomienda utilizar un enfriamiento rápido, como el enfriamiento con aceite, después del revenido.
Temple: Proceso que consiste en calentar un material metálico a 30-50 °C por encima del límite de austenita Ac3, mantener esta temperatura durante un tiempo y luego enfriar rápidamente el tubo de acero sin costura para producir martensita o bainita. El temple de tubos de acero sin costura genera tensiones térmicas y estructurales, que generalmente pueden eliminarse y mejorarse mediante el revenido. La combinación de temple y revenido puede mejorar significativamente el rendimiento general del acero.
Otros procesos incluyen el tratamiento por solución y el tratamiento térmico con gas protector.
Defectos del Tratamiento Térmico y su Prevención
Microestructura y Propiedades Insatisfactorias de los Tubos de Acero Sin Costura: Tras la austenización, los tubos de acero sin costura pueden producir perlita, bainita o martensita, según su contenido de carbono y la velocidad de enfriamiento. Un control inadecuado del proceso de expansión térmica puede provocar la formación de una estructura de Widmanstätten, un tipo de estructura sobrecalentada. Esto puede afectar negativamente al rendimiento general de los tubos de acero sin costura (que destacan por su durabilidad a altas temperaturas), reduciendo su resistencia a temperatura ambiente y aumentando su fragilidad. Las estructuras de Widmanstätten más ligeras pueden eliminarse mediante la normalización a una temperatura adecuada, mientras que las más pesadas pueden eliminarse mediante una normalización secundaria. La primera temperatura de normalización es más alta, mientras que la segunda es más baja. Esto también sirve para refinar el tamaño del grano.
La curva de Transformación a la Labranza (TTT) y la curva de Transformación de Enfriamiento Continuo (CCT) son criterios importantes para determinar la velocidad de enfriamiento durante el tratamiento térmico.
Tubería de acero sin costura: Dimensional No Calificada
Tras el tratamiento térmico, las tuberías de acero sin costura pueden, en algunos casos, experimentar cambios dimensionales significativos, lo que resulta en variaciones fuera de tolerancia en el diámetro exterior, la ovalidad y la curvatura. Esto suele ocurrir durante el proceso de temple. El revenido suele ir seguido de un paso de dimensionado. Los cambios de ovalidad en las tuberías de acero sin costura suelen ocurrir en los extremos, principalmente debido a la "quema" de los extremos durante el calentamiento prolongado de tuberías sin costura de gran diámetro y paredes delgadas.
Generalmente, las curvas en las tuberías de acero sin costura pueden corregirse utilizando enderezadoras. Las curvas grandes pueden dificultar el transporte de las tuberías sin costura, y el proceso de enderezamiento genera tensiones de enderezamiento significativas. Esto puede reducir drásticamente la resistencia al colapso y a la corrosión de las tuberías de acero sin costura. Peor aún, las tuberías de acero sin costura pueden agrietarse o romperse durante el proceso de enderezamiento.
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