Bei der Wärmebehandlung handelt es sich um den Vorgang, bei dem gewalzte Stahlrohre in ein Produkt mit der Festigkeit, Zähigkeit und Mikrostruktur umgewandelt werden, die für den Einsatz erforderlich sind. Welche Auswirkung die Wärmebehandlung auf die Leistung von API 5L hat, ist eine der Behandlungen im Toolkit. In diesem Artikel werden die Behandlung, ihr Zweck und ihre Auswirkungen auf die Rohrleistung erläutert.
Durch die Wärmebehandlung wird das Festigkeits-{0}Zähigkeitsgleichgewicht des Rohrs festgelegt.
Durch die Normalisierung wird die Körnung verfeinert; Abschrecken und Anlassen erhöhen die Festigkeit.
Spannungsentlastung entspannt Restschweißspannungen unter AC1.
Durch Lösungsglühen wird die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl wiederhergestellt.
Der Lieferzustand N, Q+T oder M ist Bestandteil der Bestellung.
Warum Stahlrohre wärmebehandelt werden
Da-gewalzte Stahlrohre durch die Walz- und Abkühlbedingungen eine Mikrostruktur aufweisen, die möglicherweise nicht die erforderliche Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit ergibt. Durch die Wärmebehandlung wird der Stahl erneut auf eine kontrollierte Temperatur erhitzt, gehalten und mit einer kontrollierten Geschwindigkeit abgekühlt, sodass die Mikrostruktur in den gewünschten Zustand umgewandelt wird. Die Behandlung wird im Lieferzustand mit folgenden Bezeichnungen bezeichnet: N (normalisiert), Q+T (vergütet), T (vergütet) oder M (thermomechanisch gewalzt, was keine reine Wärmebehandlung ist).
Glühen und Normalisieren
Durch das Glühen wird der Stahl durch langsames Abkühlen oberhalb der Umwandlungstemperatur weicher, wodurch die Formbarkeit verbessert und Spannungen abgebaut werden. Beim Normalisieren wird ebenfalls über die Umwandlungstemperatur erhitzt, aber an der Luft abgekühlt, wodurch die Korngröße verfeinert und die Struktur homogenisiert wird; Normalisierte Rohre weisen ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit auf und sind ein Standardlieferzustand für Leitungsrohre und Druckrohre.
Abschrecken und Anlassen
Durch das Abschrecken kühlt sich das Rohr schnell von der Austenitisierungstemperatur ab und bildet Martensit mit sehr hoher Härte und Festigkeit, aber geringer Zähigkeit. Beim Anlassen wird das abgeschreckte Rohr erneut auf eine Temperatur unterhalb des Umwandlungsbereichs erwärmt, wobei etwas Festigkeit gegen Duktilität und Zähigkeit eingetauscht wird. Vergütete (Q+T) Rohre erreichen eine hohe Festigkeit bei ausreichender Zähigkeit, wodurch Güten wie X70 und höher ihre Eigenschaften in nahtlosen Rohren erreichen.
Anlassen, Spannungsarmglühen und unterkritisches Glühen
Das Anlassen unterhalb der unteren kritischen Temperatur AC1 verringert die Härte ohne erneute Austenitisierung und wird nach dem Schweißen oder Abschrecken verwendet. Beim Spannungsarmglühen wird das Rohr auf etwa 600–650 °C erhitzt, um Restschweißspannungen abzubauen, was für die Dimensionsstabilität bei der Bearbeitung und die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion wichtig ist. Durch Glühen unter AC1 werden Karbide weicher und kugelförmiger für die Kaltumformung.
Lösungsglühen und Nitrieren
Das Lösungsglühen wird bei Rohren aus Edelstahl und Legierungen angewendet: Es löst Ausscheidungen auf und stellt die vollständig austenitische oder Duplexstruktur wieder her. Beim Nitrieren handelt es sich um eine Oberflächenbehandlung, bei der Stickstoff in die Oberflächenschicht eindiffundiert wird, um ein hartes, verschleißfestes Gehäuse zu erzeugen. Sie wird eher bei legierten Stählen und Werkzeugstählen als bei Leitungsrohren eingesetzt. Das behandelte Gehäuse verbessert die Verschleiß- und Ermüdungslebensdauer der Komponente.
Auswirkung der Wärmebehandlung auf die Rohrleistung
Eine Wärmebehandlung verschiebt das Festigkeits-{0}Zähigkeitsgleichgewicht des Rohrs. Normalisiertes Rohr sorgt für gleichbleibende Eigenschaften und Schweißbarkeit; Q+T-Rohre erreichen eine höhere Festigkeit bei akzeptabler Zähigkeit; Lösungsglühen stellt die Korrosionsbeständigkeit in rostfreien Qualitäten wieder her. Der Behandlungsverlauf wird im Mühlenzertifikat festgehalten und der Lieferzustand muss mit der Bestellung übereinstimmen, damit Fertigung und Serviceverhalten vorhersehbar sind.
Häufig gestellte Fragen
Beide erwärmen sich über die Transformationstemperatur; Beim Glühen kühlt es langsam ab, um es zu erweichen, beim Normalisieren wird es an der Luft abgekühlt, um die Körnung zu verfeinern und die Struktur zu homogenisieren.
Durch das Abschrecken entsteht harter Martensit; Das Anlassen stellt dann die Duktilität und Zähigkeit wieder her. Die Kombination erreicht eine hohe Festigkeit bei akzeptabler Zähigkeit für hochwertige Leitungsrohre.
N bedeutet normalisiert, Q+T bedeutet vergütet, M bedeutet thermomechanisch gewalzt. Der Zustand ist Bestandteil der Bestellung und wird durch das Mühlenzertifikat nachgewiesen.
Erhitzen auf etwa 600–650 °C, um Restspannungen abzubauen, typischerweise nach dem Schweißen, wodurch die Dimensionsstabilität und die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion verbessert werden.
Eine Oberflächenhärtungsbehandlung, die Stickstoff in die Oberfläche diffundiert, um ein hartes, verschleißfestes Gehäuse zu schaffen. Es wird für fertige Komponenten verwendet, nicht für Leitungsrohre.
Zum Auflösen von Chromkarbiden und zur Wiederherstellung der Korrosionsbeständigkeit von austenitischem und Duplex-Edelstahl nach Warmbearbeitung oder Schweißen.
