Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L: Piawaian, Sifat, Pembuatan, Aplikasi dan Kawalan Kualiti
2.1 Skop Permohonan
Piawaian ASTM A276 digunakan untuk bar keluli tahan karat siap panas dan sejuk, bentuk, dan paip yang dikimpal, termasuk pelbagai gred bahan, seperti TP304, TP304L, TP316, TP316L, dll. Antara mereka, TP304 dan TP304L ialah gred keluli tahan karat austenit yang paling biasa digunakan dalam standard. Skop penggunaan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L terutamanya termasuk:
-
Paip yang digunakan dalam saluran paip industri untuk mengangkut media yang menghakis (seperti asid, alkali, garam, dan pelarut organik), media suhu tinggi (seperti wap dan minyak panas), dan media gred makanan (seperti air minuman, susu, dan bahan tambahan makanan);
-
Paip yang digunakan dalam petrokimia, kimia, Farmaseutikal, pemprosesan makanan, rawatan air, kejuruteraan marin, dan industri lain;
-
Paip yang dikimpal dengan diameter luar dari 10.3 mm (0.405 dalam.) kepada 1219.2 mm (48 dalam.) dan ketebalan dinding dari 0.89 mm (0.035 dalam.) kepada 25.4 mm (1.0 dalam.), yang boleh dibahagikan kepada paip dikimpal lancar dan paip dikimpal membujur mengikut kaedah kimpalan.
Perlu diingat bahawa paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L tidak termasuk paip yang digunakan dalam aplikasi dandang dan kapal tekanan (yang dilindungi oleh ASTM A312, ASTM A249, dan piawaian lain), tetapi ia boleh digunakan dalam sistem saluran paip tekanan umum yang memenuhi keperluan standard.
2.2 Keperluan Teknikal Teras Piawaian
Piawaian ASTM A276 mempunyai keperluan ketat pada parameter teknikal paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, termasuk komposisi kimia, sifat mekanikal, ketepatan dimensi, kualiti permukaan, dan kualiti dalaman, yang merupakan asas utama untuk memastikan kualiti dan prestasi paip. Keperluan teknikal teras adalah seperti berikut:
2.2.1 Keperluan komposisi kimia
Piawaian ASTM A276 dengan tegas menyatakan julat komposisi kimia keluli tahan karat TP304 dan TP304L, dan perbezaan antara kedua-duanya tercermin terutamanya dalam kandungan karbon. Kandungan karbon TP304 agak tinggi, manakala TP304L ialah varian rendah karbon, yang direka untuk meningkatkan rintangan kakisan antara butiran. Keperluan komposisi kimia terperinci ditunjukkan dalam Jadual 1.
|
unsur
|
TP304 (Maks/Min)
|
TP304L (Maks/Min)
|
Nilai Biasa (TP304/304L)
|
Fungsi dan Pengaruh
|
|---|---|---|---|---|
|
Karbon (C)
|
Maks: 0.08%
|
Maks: 0.03%
|
0.06% / 0.02%
|
Mempengaruhi kekuatan dan rintangan kakisan antara butiran; C tinggi meningkatkan kekuatan tetapi meningkatkan risiko kakisan antara butiran; rendah C (TP304L) meningkatkan rintangan kakisan antara butiran.
|
|
Chromium (Cr)
|
18.00-20.00%
|
18.00-20.00%
|
19.00% / 19.00%
|
Unsur teras untuk rintangan kakisan; membentuk filem pasif Cr₂O₃ padat pada permukaan untuk mengelakkan pengoksidaan logam dan kakisan.
|
|
Nikel (Dalam)
|
8.00-12.00%
|
8.00-12.00%
|
10.00% / 10.00%
|
Menstabilkan struktur austenit, meningkatkan ketangguhan, kemuluran, dan prestasi suhu rendah; meningkatkan rintangan kakisan dalam mengurangkan persekitaran.
|
|
Mangan (Mn)
|
Maks: 2.00%
|
Maks: 2.00%
|
1.50% / 1.50%
|
Meningkatkan kekuatan dan kebolehkerjaan panas; menggantikan sebahagian daripada Ni untuk menstabilkan austenit, mengurangkan kos pengeluaran.
|
|
silikon (Dan)
|
Maks: 1.00%
|
Maks: 1.00%
|
0.50% / 0.50%
|
Bertindak sebagai penyahoksida semasa pembuatan keluli; meningkatkan rintangan pengoksidaan suhu tinggi tetapi Si yang berlebihan mengurangkan kemuluran.
|
|
Fosforus (P)
|
Maks: 0.045%
|
Maks: 0.045%
|
0.030% / 0.030%
|
Kekotoran yang berbahaya; menyebabkan kerapuhan sejuk, mengurangkan keliatan dan rintangan kakisan; dikawal ketat ke tahap yang rendah.
|
|
Sulfur (S)
|
Maks: 0.030%
|
Maks: 0.030%
|
0.015% / 0.015%
|
Kekotoran yang berbahaya; menyebabkan kerapuhan panas, mengurangkan kebolehkerjaan panas dan rintangan kakisan; dikawal untuk mengelakkan kesan buruk.
|
|
Nitrogen (N)
|
Maks: 0.10%
|
Maks: 0.10%
|
0.08% / 0.08%
|
Menstabilkan austenit, meningkatkan kekuatan dan rintangan kakisan; menggantikan sebahagian daripada Ni untuk mengurangkan kos.
|
|
besi (Fe)
|
Bal.
|
Bal.
|
Bal. / Bal.
|
Unsur matriks; membentuk struktur austenit asas dengan Cr dan Ni.
|
2.2.2 Keperluan Ketepatan Dimensi
Piawaian ASTM A276 menentukan keperluan ketepatan dimensi bagi paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, termasuk sisihan diameter luar, sisihan ketebalan dinding, sisihan panjang, dan kelurusan, yang dibahagikan kepada tahap yang berbeza mengikut proses pengeluaran (siap panas dan siap sejuk). Keperluan khusus ditunjukkan dalam Jadual 2.
|
Parameter Dimensi
|
Paip Kimpalan Selesai Panas
|
Paip Kimpalan Selesai Sejuk
|
Kaedah ujian
|
|---|---|---|---|
|
Sisihan Diameter Luar
|
±0.5% daripada diameter luar nominal (min ±0.13 mm)
|
±0.05 mm hingga ±0.10 mm (bergantung pada diameter luar nominal)
|
Caliper, Mikrometer
|
|
Sisihan Ketebalan Dinding
|
±10% daripada ketebalan dinding nominal (min ±0.13 mm)
|
±5% daripada ketebalan dinding nominal
|
Tolok Ketebalan Ultrasonik
|
|
Sisihan Panjang
|
Panjang rawak: 4-7 m; Panjang tetap: ±10 mm (maks ±20 mm untuk panjang >6 m)
|
Panjang rawak: 3-6 m; Panjang tetap: ±5 mm (maks ±10 mm untuk panjang >5 m)
|
Pita Pengukur
|
|
Kelurusan
|
≤1.5 mm setiap meter
|
≤1.0 mm setiap meter
|
Straightedge, Tahap
|
2.2.3 Keperluan Kualiti Permukaan dan Dalaman
Kualiti permukaan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L secara langsung mempengaruhi rintangan kakisan dan penampilannya. Piawaian ASTM A276 memerlukan permukaan dalam dan luar paip hendaklah licin, bebas daripada rekahan, Kemasukan, calar, lubang-lubang, lipatan, dan kecacatan lain yang menjejaskan prestasi. Kekasaran permukaan paip dikimpal siap panas tidak boleh melebihi 6.3 μm (Ra), dan kekasaran permukaan paip dikimpal siap sejuk tidak boleh melebihi 1.6 μm (Ra). Untuk paip yang digunakan dalam aplikasi gred makanan dan farmaseutikal, permukaan hendaklah digilap untuk memastikan tiada bucu mati dan mudah dibersihkan.
Dari segi kualiti dalaman, piawaian memerlukan paip yang dikimpal hendaklah bebas daripada keretakan dalaman, lubang pengecutan, keliangan, pengasingan, dan kecacatan lain. Untuk paip berdinding tebal (ketebalan dinding >15 mm), ujian tidak merosakkan (seperti ujian ultrasonik dan ujian radiografi) hendaklah dijalankan untuk memeriksa kecacatan dalaman, dan keputusan ujian hendaklah mematuhi keperluan ASTM A276. Jika kecacatan dalaman ditemui, paip hendaklah dibaiki atau dibuang mengikut tahap kecacatan.
2.3 Hubungan dengan Piawaian Lain yang Berkaitan
Paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L berkait rapat dengan piawaian lain yang berkaitan, yang saling melengkapi dan dibezakan dalam skop aplikasi dan keperluan teknikal. Piawaian utama yang berkaitan adalah seperti berikut:
-
Piawaian ASTM A312: Piawaian ini digunakan untuk paip lancar dan paip dikimpal keluli tahan karat untuk saluran paip suhu tinggi dan tekanan tinggi, yang lebih ketat daripada ASTM A276 dari segi kapasiti galas tekanan dan prestasi suhu tinggi. Paip TP304/304L yang memenuhi standard ASTM A312 boleh digunakan dalam dandang, kapal tekanan, dan aplikasi suhu tinggi dan tekanan tinggi yang lain.
-
Piawaian ASTM A249: Piawaian ini digunakan untuk paip dikimpal keluli tahan karat austenit untuk dandang dan penukar haba, yang memfokuskan pada rintangan pengoksidaan suhu tinggi dan prestasi rayapan paip. Ia digunakan terutamanya dalam tiub penukar haba dan tiub dandang.
-
GB/T 12771 Standard: Ini adalah piawaian kebangsaan Cina untuk paip dikimpal keluli tahan karat untuk pengangkutan bendalir, yang bersamaan dengan ASTM A276 dalam skop aplikasi dan keperluan teknikal. 06Cr19Ni10 (TP304) dan 022Cr19Ni10 (TP304L) paip dalam GB/T 12771 boleh digunakan secara bergantian dengan paip ASTM A276 TP304/304L dalam aplikasi umum.
-
Piawaian ASME SA-276: Piawaian ini ialah piawaian dandang dan bekas tekanan yang diterima pakai oleh Persatuan Jurutera Mekanikal Amerika (ASME), yang bersamaan dengan ASTM A276 tetapi lebih ketat dalam kawalan kualiti. Paip TP304/304L yang digunakan dalam aplikasi dandang dan bekas tekanan mesti mematuhi piawaian ASME SA-276.
3. Komposisi Kimia dan Sifat Mekanikal bagi Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Komposisi kimia dan sifat mekanikal adalah penunjuk teras yang menentukan prestasi dan skop penggunaan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L. Perbezaan kandungan karbon antara TP304 dan TP304L membawa kepada perbezaan sifat mekanikal dan rintangan kakisan. Memahami perbezaan ini adalah penting untuk pemilihan dan penggunaan paip dalam kejuruteraan praktikal.
3.1 Analisis Perbezaan Komposisi Kimia
Seperti yang dapat dilihat dari Jadual 1, perbezaan terbesar antara TP304 dan TP304L ialah kandungan karbon: kandungan karbon maksimum TP304 ialah 0.08%, manakala TP304L sahaja 0.03%. Perbezaan ini direka untuk menyelesaikan masalah kakisan antara butiran keluli tahan karat TP304.
Dalam proses kimpalan dan rawatan haba, jika kandungan karbon keluli tahan karat terlalu tinggi, karbon akan bergabung dengan kromium untuk membentuk kromium karbida (Cr₂₃C₆) dan mendakan di sempadan bijian. Ini akan membawa kepada penyusutan kromium di kawasan sempadan butiran, menjadikan kandungan kromium dalam sempadan butiran lebih rendah daripada 12%, yang memusnahkan kesinambungan filem pasif dan membawa kepada kakisan antara butiran. Hakisan antara butiran ialah sejenis kakisan tempatan yang berlaku di sepanjang sempadan butiran, yang serius akan mengurangkan keliatan dan kekuatan paip, membawa kepada kegagalan paip.
TP304L mengurangkan kandungan karbon kepada kurang daripada 0.03%, yang berkesan boleh menghalang pemendakan kromium karbida pada sempadan butiran semasa kimpalan dan rawatan haba, sekali gus mengelakkan kehabisan kromium di kawasan sempadan butiran dan meningkatkan rintangan kakisan antara butiran dengan ketara. Selain itu, kandungan unsur lain (Cr, Dalam, Mn, dll.) daripada TP304 dan TP304L adalah sama, jadi rintangan kakisan asas dan sifat mekanikal mereka adalah serupa, kecuali perbezaan yang disebabkan oleh kandungan karbon.
Perlu diingatkan bahawa komposisi kimia paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L mungkin mempunyai sedikit penyelewengan dalam kumpulan pengeluaran yang berbeza., tetapi ia mestilah dalam julat yang ditentukan oleh standard ASTM A276. Pengilang mesti menyediakan Laporan Ujian Bahan (Mtr) untuk setiap kumpulan paip, memperincikan keputusan ujian komposisi kimia sebenar untuk memastikan kebolehkesanan dan kawalan kualiti. Dalam kejuruteraan praktikal, komposisi kimia paip boleh diuji dengan spektroskopi pelepasan optik (Oes) atau pendarfluor sinar-X (XRF) untuk mengesahkan sama ada ia memenuhi keperluan standard.
3.2 Sifat Mekanikal
Sifat mekanikal paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L berkait rapat dengan keadaan rawatan haba dan proses kimpalannya. Piawaian ASTM A276 menentukan keperluan minimum untuk sifat mekanikal seperti kekuatan tegangan, kekuatan hasil (0.2% mengimbangi), pemanjangan, dan kekerasan. Sifat mekanikal TP304 dan TP304L sedikit berbeza kerana perbezaan kandungan karbon. Keperluan sifat mekanikal terperinci ditunjukkan dalam Jadual 3.
|
Harta Mekanikal
|
Standard ujian
|
TP304 (Min/Maks)
|
TP304L (Min/Maks)
|
Unit
|
|---|---|---|---|---|
|
Kekuatan Tegangan (TS)
|
ASTM E8/E8M
|
Min: 515
|
Min: 485
|
MPa (ksi)
|
|
Kekuatan Hasil (YS, 0.2% mengimbangi)
|
ASTM E8/E8M
|
Min: 205 (30)
|
Min: 170 (25)
|
MPa (ksi)
|
|
Pemanjangan dalam 50 mm (2 dalam.) Panjang Tolok
|
ASTM E8/E8M
|
Min: 40
|
Min: 40
|
%
|
|
Pengurangan Kawasan
|
ASTM E8/E8M
|
Min: 60
|
Min: 60
|
%
|
|
Kekerasan Brinell (HB)
|
ASTM E10
|
Maks: 201
|
Maks: 201
|
HB
|
|
Kesan ketangguhan (Izod, 23℃)
|
ASTM E23
|
Min: 100
|
Min: 100
|
J
|
|
Kekuatan Tegangan Suhu Tinggi (500℃)
|
ASTM E21
|
Min: 310
|
Min: 290
|
MPa
|
3.2.1 Analisis Perbezaan Harta Mekanikal
Daripada Jadual 3, dapat dilihat bahawa kekuatan tegangan dan kekuatan hasil TP304 adalah lebih tinggi sedikit daripada TP304L, manakala pemanjangan mereka, pengurangan kawasan, Kekerasan, dan keliatan impak adalah sama. Ini kerana karbon adalah unsur pengukuhan dalam keluli tahan karat, dan kandungan karbon TP304 yang lebih tinggi boleh meningkatkan kekuatan bahan melalui pengukuhan larutan pepejal. Kekuatan tegangan TP304 adalah sekurang-kurangnya 515 MPa, dan kekuatan hasil adalah sekurang-kurangnya 205 MPa, manakala kekuatan tegangan TP304L adalah sekurang-kurangnya 485 MPa, dan kekuatan hasil adalah sekurang-kurangnya 170 MPa. Perbezaan ini menjadikan TP304 lebih sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan yang lebih tinggi, seperti sistem saluran paip di bawah tekanan yang lebih tinggi.
Pemanjangan kedua-dua TP304 dan TP304L tidak kurang daripada 40%, yang menunjukkan bahawa mereka mempunyai kemuluran dan kebolehbentukan yang sangat baik, dan mudah dibengkokkan, bebibir, berkembang, dan proses pembentukan lain, yang sangat penting untuk pemasangan dan pembinaan sistem saluran paip. Keliatan impak kedua-duanya tidak kurang daripada 100 J, yang menunjukkan bahawa ia mempunyai keliatan yang baik dan boleh menahan beban hentaman tanpa patah rapuh, memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan saluran paip dalam aplikasi praktikal.
Sifat mekanikal paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L juga dipengaruhi oleh proses kimpalan dan rawatan haba. Semasa proses kimpalan, zon yang terjejas haba (HAZ) paip akan mengalami perubahan struktur, yang boleh menyebabkan penurunan kekuatan dan keliatan. Oleh itu, selepas kimpalan, ia biasanya perlu untuk menjalankan rawatan haba penyelesaian untuk memulihkan sifat mekanikal paip. Rawatan haba penyelesaian adalah untuk memanaskan paip kepada 1010-1150 ℃, tahan untuk masa tertentu, dan kemudian menyejukkannya dengan cepat (penyejukan air atau penyejukan udara), yang boleh melarutkan kromium karbida termendak, memulihkan struktur austenit yang seragam, dan meningkatkan sifat mekanikal dan rintangan kakisan paip.
3.2.2 Kaedah Ujian Harta Mekanikal
Ujian sifat mekanikal paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L mesti dijalankan mengikut piawaian berkaitan yang dinyatakan dalam Jadual 3, dan sampel ujian mesti diambil mengikut ketat dengan keperluan ASTM A276. Kaedah ujian khusus adalah seperti berikut:
-
Ujian Tegangan dan Ujian Kekuatan Hasil: Ujian ini dijalankan menggunakan mesin ujian universal. Sampel ujian ialah sampel bar bulat standard yang dipotong daripada paip yang dikimpal, dan panjang tolok sampel ialah 50 mm (2 dalam.). Kelajuan ujian dikawal pada 2-5 mm/min untuk memastikan ketepatan keputusan ujian. Semasa ujian, daya tegangan dan pemanjangan sampel diukur, dan kekuatan tegangan dan kekuatan alah dikira mengikut data ujian.
-
Ujian Kekerasan Brinell: Ujian ini dijalankan menggunakan penguji kekerasan Brinell, dengan beban ujian sebanyak 3000 kgf dan diameter bola keluli sebanyak 10 mm. Titik ujian dipilih pada keratan rentas paip, dan sekurang-kurangnya tiga mata ujian diambil untuk setiap sampel untuk mengira nilai purata, yang diambil sebagai nilai kekerasan paip. Perlu diingatkan bahawa titik ujian harus mengelakkan jahitan kimpalan untuk mengelakkan jahitan kimpalan daripada menjejaskan keputusan ujian.
-
Ujian Keliatan Impak: Ujian ini dijalankan menggunakan penguji impak Izod. Sampel ujian adalah potongan sampel V-notch standard dari paip yang dikimpal, dan suhu ujian ialah 23 ℃ (suhu bilik). Semasa ujian, tenaga hentaman yang diserap oleh sampel apabila ia pecah diukur, yang merupakan nilai keliatan impak paip.
Perlu diingat bahawa sifat mekanikal yang disenaraikan dalam Jadual 3 adalah keperluan minimum yang ditentukan oleh standard ASTM A276. Dalam pengeluaran sebenar, disebabkan oleh perbezaan proses pengeluaran (seperti kualiti bahan mentah, parameter kimpalan, dan kawalan rawatan haba), sifat mekanikal sebenar paip dikimpal TP304/304L mungkin lebih tinggi sedikit daripada keperluan standard, memastikan margin keselamatan tertentu untuk aplikasi praktikal. Namun begitu, prestasi sebenar mestilah tidak lebih rendah daripada keperluan standard; sebaliknya, produk akan dianggap tidak layak dan tidak boleh digunakan.
4. Proses Kimpalan Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Kimpalan ialah pautan teras dalam proses pembuatan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L, dan kualiti jahitan kimpalan secara langsung mempengaruhi prestasi dan hayat perkhidmatan paip. Disebabkan oleh ciri-ciri keluli tahan karat austenit (seperti kekonduksian haba yang tinggi, pekali pengembangan linear yang besar, dan pengoksidaan yang mudah), proses kimpalan paip dikimpal TP304/304L mempunyai keperluan yang ketat. Kunci untuk memastikan kualiti kimpalan adalah memilih kaedah kimpalan yang munasabah, mengawal parameter kimpalan, dan menjalankan rawatan haba yang sesuai selepas kimpalan.
4.1 Kaedah Kimpalan Biasa
Kaedah kimpalan biasa untuk paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L termasuk Kimpalan Arka Tungsten Gas (GTAW, juga dikenali sebagai kimpalan TIG), Kimpalan Arka Logam Gas (Gawn, juga dikenali sebagai kimpalan MIG), Kimpalan Arka Logam Terlindung (SMAW, juga dikenali sebagai kimpalan arka manual), dan Kimpalan Arka Terendam (SAW). Kaedah kimpalan yang berbeza mempunyai ciri tersendiri dan senario yang boleh digunakan, dan pemilihan hendaklah berdasarkan ketebalan dinding, diameter, kecekapan pengeluaran, dan keperluan aplikasi paip. Perbandingan terperinci kaedah kimpalan biasa ditunjukkan dalam Jadual 4.
|
Kaedah Kimpalan
|
Kelebihan
|
Keburukan
|
Senario Berkenaan
|
Bahan Kimpalan
|
|---|---|---|---|---|
|
GTAW (TIG)
|
Kualiti kimpalan yang tinggi, jahitan kimpalan yang cantik, zon kecil terjejas haba, tiada percikan.
|
Kecekapan pengeluaran yang rendah, keperluan teknikal yang tinggi untuk pengimpal, kos tinggi.
|
Paip berdinding nipis (ketebalan dinding ≤6 mm), gred makanan, paip farmaseutikal.
|
Kawat kimpalan ER308/ER308L
|
|
Gawn (SAYA)
|
Kecekapan pengeluaran yang tinggi, proses kimpalan yang stabil, mudah untuk mengautomasikan.
|
Percikan besar, penampilan jahitan kimpalan yang lemah, zon terjejas haba yang besar.
|
Paip dinding sederhana tebal (6-15 mm), pengeluaran besar-besaran.
|
Kawat kimpalan ER308/ER308L + Ar gas pelindung
|
|
SMAW (Lengkok Manual)
|
Peralatan ringkas, operasi fleksibel, sesuai untuk kimpalan di tapak.
|
Kualiti kimpalan yang rendah, percikan besar, intensiti buruh yang tinggi.
|
Pemasangan di tapak, paip berdinding tebal (ketebalan dinding >15 mm).
|
E308-16/E308L-16 elektrod
|
|
SAW (Arka tenggelam)
|
Kecekapan pengeluaran yang tinggi, penembusan kimpalan dalam, kualiti kimpalan yang baik.
|
Peralatan yang kompleks, tidak sesuai untuk paip berdinding nipis dan kimpalan di tapak.
|
Paip berdinding tebal (ketebalan dinding >10 mm), paip berdiameter besar.
|
Kawat kimpalan H08Cr21Ni10Si + fluks
|
4.1.1 Kaedah Kimpalan Kunci: GTAW (TIG) Kimpalan
GTAW (TIG) kimpalan adalah kaedah kimpalan yang paling biasa digunakan untuk paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L, terutamanya untuk paip berdinding nipis dan paip yang digunakan dalam gred makanan, Farmaseutikal, dan keperluan lain yang berkualiti tinggi. Kelebihan utama kimpalan GTAW adalah kualiti kimpalan yang tinggi, jahitan kimpalan yang cantik, zon kecil terjejas haba, dan tiada percikan, yang berkesan boleh mengelakkan kerosakan pada filem pasif keluli tahan karat dan memastikan rintangan kakisan paip.
Perkara teknikal utama kimpalan GTAW untuk paip TP304/304L adalah seperti berikut:
-
Pemilihan Gas Perisai: Argon (Ar) biasanya digunakan sebagai gas pelindung, dengan ketulenan tidak kurang daripada 99.99%. Argon mempunyai kesan perisai yang baik, yang boleh menghalang kolam kimpalan dan jahitan kimpalan daripada teroksida oleh udara, dan mengelakkan pembentukan kecacatan seperti liang dan oksida. Untuk paip dengan ketebalan dinding yang lebih besar, sejumlah kecil helium (Dia) boleh ditambah kepada gas pelindung untuk meningkatkan suhu kimpalan dan meningkatkan penembusan kimpalan.
-
Pemilihan Kawat Kimpalan: Kawat kimpalan hendaklah konsisten dengan komposisi kimia logam asas. Untuk paip TP304, Kawat kimpalan ER308 digunakan; untuk paip TP304L, Kawat kimpalan ER308L digunakan. Diameter wayar kimpalan biasanya 1.0-2.0 mm, yang dipilih mengikut ketebalan dinding paip. Dawai kimpalan hendaklah dibersihkan sebelum digunakan untuk mengeluarkan minyak, karat, dan kekotoran lain di permukaan.
-
Kawalan Parameter Kimpalan: Parameter kimpalan utama termasuk arus kimpalan, voltan kimpalan, kelajuan kimpalan, dan melindungi aliran gas. Untuk paip TP304/304L dengan ketebalan dinding sebanyak 2-6 mm, arus kimpalan dikawal pada 50-120 A, voltan kimpalan ialah 8-12 V, kelajuan kimpalan adalah 5-10 cm/min, dan aliran gas pelindung ialah 8-15 L/min. Arus kimpalan yang terlalu tinggi akan membawa kepada input haba yang berlebihan, zon terjejas haba yang besar, dan mudah terbentuk retakan; arus kimpalan yang terlalu rendah akan menyebabkan penembusan kimpalan yang tidak mencukupi dan gabungan yang tidak lengkap.
-
Operasi Kimpalan: Pengimpal hendaklah memegang obor kimpalan pada sudut 70-80° dengan logam asas, dan jarak antara obor kimpalan dan logam asas ialah 3-5 mm. Kawat kimpalan hendaklah dimasukkan ke dalam kolam kimpalan secara sama rata untuk memastikan jahitan kimpalan penuh dan seragam. Semasa proses kimpalan, obor kimpalan hendaklah bergerak dengan stabil untuk mengelakkan turun naik dalam kelajuan dan arus kimpalan.
4.2 Kawalan Proses Kimpalan
Kawalan proses kimpalan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L adalah penting untuk memastikan kualiti kimpalan. Pautan kawalan utama termasuk penyediaan pra-kimpalan, kawalan parameter kimpalan, dan rawatan selepas kimpalan.
4.2.1 Persediaan Pra-Kimpalan
Penyediaan pra-kimpalan adalah asas untuk memastikan kualiti kimpalan, dan kandungan utamanya termasuk pembersihan logam asas, pemprosesan alur, dan perhimpunan.
-
Pembersihan Logam Asas: Sebelum kimpalan, permukaan logam asas (terutamanya alur dan kawasan sekitarnya di dalam 20 mm) mesti dibersihkan untuk menghilangkan minyak, karat, skala oksida, dan kekotoran lain. Minyak boleh dikeluarkan oleh agen penyahgris (seperti aseton dan etanol); skala karat dan oksida boleh dikeluarkan dengan mengisar, acar, dan kaedah lain. Tujuan pembersihan adalah untuk mengelakkan kekotoran daripada memasuki kolam kimpalan semasa mengimpal, yang boleh menyebabkan kecacatan seperti keliangan, Kemasukan, dan gabungan yang tidak lengkap. Dalam operasi praktikal, selepas dibersihkan, permukaan logam asas hendaklah diperiksa secara visual untuk memastikan tiada kekotoran yang boleh dilihat, dan permukaan yang dibersihkan hendaklah dikimpal di dalamnya 4 jam untuk mengelakkan pencemaran sekunder.
-
Pemprosesan Alur: Bentuk alur paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L terutamanya ditentukan oleh ketebalan dinding paip. Untuk paip berdinding nipis (ketebalan dinding ≤6 mm), alur berbentuk V dengan sudut 60-70° biasanya diguna pakai, dan jurang akar ialah 2-3 mm, yang kondusif untuk penembusan kimpalan penuh dan pembentukan kimpalan seragam. Untuk paip dinding sederhana tebal (6-15 mm), alur berbentuk X atau alur berbentuk U boleh digunakan untuk mengurangkan jumlah logam pengisi kimpalan, mengurangkan input haba, dan elakkan ubah bentuk paip yang berlebihan. Pemprosesan alur boleh dilakukan dengan mengisar, memotong, atau merancang, dan permukaan alur hendaklah licin, bebas daripada burr, retak, dan kecacatan lain. Kekasaran permukaan alur tidak boleh melebihi 6.3 μm (Ra) untuk memastikan sentuhan yang baik antara wayar kimpalan dan logam asas.
-
Perhimpunan: Semasa pemasangan paip, keserasian kedua-dua paip hendaklah dipastikan, dan sisihan paksi paip tidak boleh melebihi 0.5 mm setiap meter. Jurang akar dan salah jajaran harus dikawal dengan ketat mengikut keperluan reka bentuk alur. Penjajaran dinding paip tidak boleh melebihi 10% daripada ketebalan dinding, dan ketidakselarasan maksimum tidak boleh melebihi 2 mm. Jika salah jajaran terlalu besar, ia akan membawa kepada pengagihan tegasan yang tidak sekata dalam jahitan kimpalan, meningkatkan risiko keretakan, dan menjejaskan sifat mekanikal paip. Selepas perhimpunan, paip hendaklah dipasang dengan pengapit untuk mengelakkan anjakan semasa mengimpal.
4.2.2 Kawalan Parameter Kimpalan
Kawalan parameter kimpalan adalah teras kawalan proses kimpalan, dan kerasionalan parameter kimpalan secara langsung menentukan kualiti jahitan kimpalan. Untuk paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L, parameter kimpalan utama termasuk arus kimpalan, voltan kimpalan, kelajuan kimpalan, melindungi aliran gas, dan suhu interpass. Kaedah kimpalan yang berbeza mempunyai keperluan yang berbeza untuk parameter kimpalan, dan parameter hendaklah dilaraskan mengikut ketebalan dinding, diameter, dan bahan kimpalan paip.
Ambil GTAW (TIG) kimpalan paip berdinding nipis TP304L (ketebalan dinding 3 mm, diameter luar 57 mm) sebagai contoh, parameter kimpalan optimum adalah seperti berikut: semasa kimpalan 70-80 A, voltan kimpalan 9-10 V, kelajuan kimpalan 7-8 cm/min, gas pelindung (Ar) aliran 10-12 L/min, gas pelindung belakang (Ar) aliran 5-6 L/min, suhu interpass ≤150 ℃. Dalam proses kimpalan sebenar, parameter kimpalan hendaklah diselaraskan dalam masa nyata mengikut keadaan kolam kimpalan. Contohnya, jika kolam kimpalan terlalu kecil dan penembusan kimpalan tidak mencukupi, arus kimpalan boleh dinaikkan dengan sewajarnya atau kelajuan kimpalan boleh dikurangkan; jika kolam kimpalan terlalu besar dan kelim kimpalan terlalu penuh, arus kimpalan boleh dikurangkan atau kelajuan kimpalan boleh ditingkatkan.
Perlu diingatkan bahawa suhu interpass mesti dikawal dengan ketat semasa kimpalan berbilang lapisan. Untuk keluli tahan karat TP304/304L, suhu interpass tidak boleh melebihi 150 ℃. Jika suhu interpass terlalu tinggi, ia akan membawa kepada pertumbuhan berlebihan bijirin austenit di zon yang terjejas haba, mengurangkan keliatan dan rintangan kakisan paip, dan juga menyebabkan kakisan antara butiran. Oleh itu, selepas setiap lapisan kimpalan, jahitan kimpalan hendaklah disejukkan secara semula jadi di bawah 150 ℃ sebelum mengimpal lapisan seterusnya. Selain itu, arus dan voltan kimpalan hendaklah sentiasa stabil semasa mengimpal untuk mengelakkan turun naik, yang akan menyebabkan ketebalan jahitan kimpalan tidak sekata dan menjejaskan kualiti kimpalan.
4.2.3 Rawatan Selepas Kimpalan
Rawatan selepas kimpalan adalah pautan penting untuk meningkatkan prestasi paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, yang terutamanya termasuk pembersihan selepas kimpalan, rawatan haba, dan pasif penjerukan. Tujuan rawatan selepas kimpalan adalah untuk menghilangkan kecacatan kimpalan, memulihkan sifat mekanikal dan rintangan kakisan paip, dan memastikan bahawa paip memenuhi keperluan standard ASTM A276.
-
Pembersihan Selepas Kimpalan: Selepas mengimpal, permukaan jahitan kimpalan dan zon yang terjejas haba akan mempunyai percikan kimpalan, sanga, dan skala oksida, yang perlu dibersihkan dalam masa. Percikan kimpalan boleh dikeluarkan dengan memahat, mengisar, atau letupan pasir; sanga boleh dikeluarkan dengan memberus dawai atau mengisar. Pembersihan hendaklah teliti untuk mengelakkan sisa sanga dan percikan yang menjejaskan rawatan haba seterusnya dan kesan pempasifan penjerukan. Selain itu, jahitan kimpalan hendaklah diperiksa secara visual selepas dibersihkan untuk memeriksa sama ada terdapat kecacatan yang kelihatan seperti retak, liang pori, dan gabungan yang tidak lengkap.
-
Rawatan Haba Selepas Kimpalan: Rawatan haba selepas kimpalan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L terutamanya menggunakan rawatan haba penyelesaian, yang merupakan kunci untuk memulihkan rintangan kakisan dan sifat mekanikal paip. Rawatan haba penyelesaian dijalankan dalam relau rawatan haba, dan parameter proses khusus adalah seperti berikut: suhu pemanasan 1050-1100 ℃, masa menahan 30-60 minit (bergantung pada ketebalan dinding paip), dan kemudian penyejukan cepat (penyejukan air atau penyejukan udara). Tujuan rawatan haba larutan adalah untuk melarutkan kromium karbida (Cr₂₃C₆) dimendakan pada sempadan butiran semasa mengimpal, memulihkan struktur austenit yang seragam, dan membentuk filem pasif kromium oksida padat pada permukaan paip, dengan itu meningkatkan rintangan kakisan antara butiran dan sifat mekanikal paip. Perlu diingatkan bahawa kadar pemanasan dan kadar penyejukan hendaklah dikawal dengan ketat semasa rawatan haba larutan. Kadar pemanasan tidak boleh melebihi 200 ℃/j untuk mengelakkan tekanan terma dan retak; kadar penyejukan hendaklah cukup pantas untuk mengelakkan pemendakan semula kromium karbida.
-
Penjerukan dan Pasif: Selepas kimpalan dan rawatan haba, permukaan paip dan kawasan jahitan kimpalan masih akan ditutup dengan skala oksida, perubahan warna, dan bahan pencemar sisa, yang akan merosakkan filem pasif dan mengurangkan rintangan kakisan paip. Oleh itu, rawatan penjerukan dan pempasifan diperlukan untuk memulihkan dan meningkatkan rintangan kakisan paip.
Penjerukan adalah menggunakan larutan asid campuran asid nitrik dan asid hidrofluorik (nisbah isipadu asid nitrik kepada asid hidrofluorik biasanya 8:1-10:1, dan kepekatan larutan asid ialah 10%-15%) untuk mengeluarkan skala oksida, perubahan warna kimpalan, dan sisa sanga pada permukaan paip. Suhu penjerukan dikawal pada 20-30 ℃, dan masa penjerukan adalah 10-20 minit. Masa penjerukan tidak boleh terlalu lama untuk mengelakkan lebihan kakisan permukaan paip. Selepas jeruk, paip hendaklah dibilas dengan air bersih untuk mengeluarkan sisa larutan asid.
Pasif adalah menggunakan larutan asid nitrik cair (penumpuan 5%-8%) atau larutan asid sitrik (penumpuan 8%-10%) untuk merawat permukaan paip jeruk. Suhu pempasifan ialah 40-50 ℃, dan masa pasif ialah 20-30 minit. Tujuan pasif adalah untuk membentuk padat, stabil, dan kromium oksida seragam (Cr₂o₃) filem pasif pada permukaan paip, yang berkesan boleh menghalang paip daripada teroksida dan berkarat. Selepas pasif, paip hendaklah dibilas dengan air bersih dan dikeringkan secara semula jadi atau dengan udara panas (suhu pengeringan ≤120 ℃) untuk mengelakkan kesan air pada permukaan.
Perlu ditekankan bahawa proses penjerukan dan pempasifan mesti mematuhi keperluan piawaian ASTM A380 dan ASTM A967, yang menentukan parameter teknikal, prosedur operasi, dan kriteria pemeriksaan kualiti penjerukan dan pempasifan untuk keluli tahan karat. Selain itu, larutan asid yang digunakan dalam penjerukan dan pempasifan adalah menghakis, jadi pengendali mesti memakai peralatan perlindungan (seperti sarung tangan, cermin mata, dan pakaian pelindung) semasa operasi untuk memastikan keselamatan diri. Larutan asid sisa selepas penjerukan dan pempasifan mesti dirawat mengikut keperluan perlindungan alam sekitar sebelum dibuang untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar.
5. Teknologi Pembuatan Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Proses pembuatan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L adalah projek yang sistematik, yang terutamanya merangkumi pemilihan bahan mentah, pemotongan pinggan, membentuk, mengimpal, rawatan selepas kimpalan, dan pemeriksaan produk siap. Setiap pautan mempunyai keperluan teknikal yang ketat, dan sebarang pautan yang gagal memenuhi piawaian akan menjejaskan kualiti dan prestasi produk akhir. Bab ini akan menghuraikan setiap pautan proses pembuatan secara terperinci, menggabungkan pengalaman pengeluaran praktikal dan keperluan standard ASTM A276.
5.1 Pemilihan bahan mentah
Bahan mentah paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L adalah terutamanya plat keluli tahan karat TP304/304L atau gegelung, yang menjadi asas untuk memastikan kualiti paip. Pemilihan bahan mentah mesti mematuhi keperluan standard ASTM A276, dan pengilang bahan mentah mesti mempunyai sijil kelayakan yang berkaitan dan menyediakan Laporan Ujian Bahan (Mtr) untuk memastikan komposisi kimia dan sifat mekanikal bahan mentah memenuhi keperluan standard.
Apabila memilih bahan mentah, perkara-perkara berikut perlu diberi perhatian: Pertama, komposisi kimia plat keluli tahan karat atau gegelung mestilah dalam julat yang dinyatakan dalam Jadual 1, terutamanya kandungan karbon (TP304 ≤0.08%, TP304L ≤0.03%) dan kandungan kromium (18.00-20.00%), yang secara langsung menjejaskan rintangan kakisan dan sifat mekanikal paip. Kedua, sifat mekanikal bahan mentah mesti memenuhi keperluan minimum standard ASTM A276, seperti kekuatan tegangan ≥515 MPa (TP304) atau ≥485 MPa (TP304L), pemanjangan ≥40%. Ketiga, kualiti permukaan bahan mentah mestilah baik, bebas daripada rekahan, Kemasukan, calar, lubang-lubang, dan kecacatan lain, dan kekasaran permukaan harus memenuhi keperluan pengeluaran. Keempat, bahan mentah hendaklah disimpan di tempat yang kering, berventilasi, dan gudang bebas kakisan untuk mengelakkan karat dan pencemaran. Apabila menyimpan, bahan mentah hendaklah diletakkan secara mendatar, dan kusyen hendaklah diletakkan di antara bahan mentah dan tanah untuk mengelakkan kelembapan.
Selain itu, bahan mentah hendaklah diperiksa sebelum digunakan. Item pemeriksaan termasuk analisis komposisi kimia, ujian sifat mekanikal, dan pemeriksaan kualiti permukaan. Komposisi kimia boleh diuji dengan spektroskopi pelepasan optik (Oes); sifat mekanikal boleh diuji dengan ujian tegangan dan ujian kekerasan; kualiti permukaan boleh diperiksa secara visual atau dengan kaca pembesar. Hanya bahan mentah yang lulus pemeriksaan boleh dimasukkan ke dalam pengeluaran.
5.2 Memotong Pinggan
Pemotongan plat adalah pautan pertama dalam proses pembuatan paip yang dikimpal, iaitu memotong plat keluli tahan karat atau gegelung menjadi jalur lebar yang diperlukan mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip. Ketepatan pemotongan plat secara langsung mempengaruhi kualiti pembentukan dan ketepatan dimensi paip. Kaedah pemotongan plat biasa untuk keluli tahan karat TP304/304L termasuk ricih, pemotongan plasma, dan pemotongan laser.
-
Mencukur: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat berdinding nipis (ketebalan ≤6 mm). Ia mempunyai kelebihan kecekapan pemotongan yang tinggi, kos rendah, dan permukaan pemotongan licin. Peralatan ricih terutamanya termasuk gunting hidraulik dan gunting mekanikal. Apabila menggunting, bahagian tepi hendaklah tajam, dan kelegaan antara tepi pemotong atas dan bawah hendaklah dilaraskan mengikut ketebalan plat (selalunya 5%-10% daripada ketebalan plat) untuk mengelakkan burr dan ubah bentuk permukaan pemotongan.
-
Pemotongan Plasma: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat dinding sederhana tebal (ketebalan 6-25 mm). Ia mempunyai kelebihan kelajuan pemotongan yang cepat, ketepatan pemotongan yang tinggi, dan kebolehsuaian yang kuat. Pemotongan plasma menggunakan arka plasma suhu tinggi untuk mencairkan plat keluli tahan karat, dan kemudian meniup logam cair dengan gas tekanan tinggi untuk menyelesaikan pemotongan. Apabila pemotongan plasma, parameter pemotongan (seperti arus arka plasma, voltan, dan kelajuan pemotongan) hendaklah dikawal dengan ketat untuk memastikan kualiti pemotongan. Permukaan pemotongan hendaklah licin, bebas daripada burr, dan sisihan pemotongan tidak boleh melebihi ±0.5 mm.
-
Pemotongan Laser: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat berketepatan tinggi dengan pelbagai ketebalan. Ia mempunyai kelebihan ketepatan pemotongan yang tinggi, permukaan pemotongan licin, dan ubah bentuk pemotongan kecil. Pemotongan laser menggunakan pancaran laser tenaga tinggi untuk mencairkan dan mengewapkan plat keluli tahan karat, dan ketepatan pemotongan boleh mencapai ±0.1 mm. Namun begitu, peralatan pemotongan laser mahal, dan kos pemotongan adalah tinggi, yang digunakan terutamanya untuk memotong berketepatan tinggi, paip kumpulan kecil.
Selepas dipotong, jalur hendaklah diperiksa untuk ketepatan dimensi dan kualiti permukaan. Lebar jalur harus memenuhi keperluan reka bentuk (lebar dikira mengikut diameter luar paip dan sudut pembentukan), dan sisihan lebar tidak boleh melebihi ±0.3 mm. Permukaan pemotongan hendaklah licin, bebas daripada burr, retak, dan kecacatan lain. Jika terdapat burr, mereka harus dikeluarkan dengan mengisar. Selain itu, jalur hendaklah diluruskan selepas dipotong untuk mengelakkan ubah bentuk menjejaskan proses pembentukan seterusnya.
5.3 Membentuk
Pembentukan ialah proses membengkokkan jalur keluli tahan karat yang dipotong menjadi paip bulat, yang merupakan pautan utama yang mempengaruhi ketepatan dimensi dan kebulatan paip yang dikimpal. Kaedah membentuk paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L terutamanya termasuk membentuk gulungan dan membentuk tekan.
5.3.1 Roll Forming
Pembentukan gulungan ialah kaedah membentuk yang paling biasa digunakan untuk paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, yang sesuai untuk pengeluaran besar-besaran paip dengan diameter dan ketebalan dinding yang berbeza. Peralatan membentuk gulungan adalah mesin membentuk gulungan berterusan, yang terdiri daripada beberapa kumpulan membentuk gulungan. Jalur keluli tahan karat dimasukkan ke dalam mesin pembentuk, dan di bawah tindakan beberapa kumpulan membentuk gulungan, ia secara beransur-ansur dibengkokkan ke dalam paip bulat. Proses pembentukan adalah berterusan, dengan kecekapan pengeluaran yang tinggi dan kualiti pembentukan yang stabil.
Perkara teknikal utama pembentukan gulungan adalah seperti berikut: Pertama, reka bentuk gulungan membentuk. Bentuk dan saiz gulungan pembentuk hendaklah direka bentuk mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip, dan sudut pembentukan setiap kumpulan gulung hendaklah ditingkatkan secara beransur-ansur untuk mengelakkan ubah bentuk jalur dan keretakan yang berlebihan. Kedua, pelarasan mesin membentuk. Sebelum terbentuk, mesin pembentuk hendaklah dilaraskan untuk memastikan jarak antara gulungan adalah sesuai, dan keserasian gulung adalah baik. Pelarasan gulung secara langsung mempengaruhi kebulatan dan ketepatan dimensi paip yang terbentuk. Ketiga, kelajuan membentuk. Kelajuan membentuk hendaklah dipadankan dengan kelajuan kimpalan, selalunya 5-15 m/saya. Kelajuan pembentukan hendaklah sentiasa stabil untuk mengelakkan ubah bentuk paip yang tidak sekata.
Semasa membentuk gulungan, permukaan jalur hendaklah dilindungi untuk mengelakkan calar. Filem pelindung boleh ditampal pada permukaan jalur sebelum dibentuk, atau gulungan yang membentuk boleh digilap untuk mengurangkan geseran. Selain itu, tepi jalur hendaklah diselaraskan semasa membentuk untuk memastikan bahawa jurang akar jahitan kimpalan adalah seragam, yang kondusif untuk kimpalan seterusnya.
5.3.2 Tekan Membentuk
Pembentukan akhbar sesuai untuk pengeluaran kumpulan kecil berdiameter besar, paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L berdinding tebal. Peralatan membentuk akhbar terutamanya termasuk penekan hidraulik dan penekan mekanikal. Proses pembentukan adalah seperti berikut: Pertama, jalur keluli tahan karat diletakkan pada acuan pembentuk, dan kemudian penekan menggunakan tekanan untuk membengkokkan jalur ke dalam paip bulat. Selepas membentuk, kedua-dua hujung jalur dijajarkan dan ditetapkan, dan kemudian dikimpal.
Kelebihan pembentukan akhbar adalah operasi yang fleksibel, kebolehsuaian yang kuat, dan sesuai untuk membentuk paip pelbagai spesifikasi. Kelemahannya ialah kecekapan pengeluaran yang rendah, intensiti buruh yang tinggi, dan ubah bentuk besar. Oleh itu, membentuk akhbar digunakan terutamanya untuk kumpulan kecil, paip spesifikasi khas. Apabila tekan membentuk, acuan pembentuk hendaklah dipilih mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip, dan tekanan dan kelajuan membentuk hendaklah dikawal dengan ketat untuk mengelakkan keretakan dan ubah bentuk paip.
Selepas membentuk, paip bulat hendaklah diperiksa untuk ketepatan dan kebulatan dimensi. Diameter luar dan ketebalan dinding paip hendaklah memenuhi keperluan standard ASTM A276 (lihat Jadual 2); ralat kebulatan tidak boleh melebihi 0.5% daripada diameter luar nominal. Jika ralat kebulatan terlalu besar, paip boleh diperbetulkan dengan mengembang atau mengecut. Selain itu, kedua-dua hujung paip hendaklah rata, dan menegak hujung paip dan paksi paip harus memenuhi keperluan untuk memudahkan pemasangan dan kimpalan seterusnya.
5.4 Kimpalan, Rawatan Selepas Kimpalan dan Pemeriksaan Produk Selesai
Rawatan kimpalan dan selepas kimpalan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L telah dihuraikan secara terperinci dalam Bab 4, dan tidak akan berulang di sini. Perlu ditekankan bahawa rawatan kimpalan dan pasca kimpalan mesti dijalankan mengikut ketat dengan keperluan proses dan standard ASTM A276, dan setiap pautan mesti diperiksa untuk memastikan kualiti paip.
Pemeriksaan produk siap adalah pautan terakhir dalam proses pembuatan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, iaitu memeriksa paip siap secara menyeluruh untuk memastikan ia memenuhi keperluan standard dan aplikasi praktikal ASTM A276. Pemeriksaan produk siap terutamanya termasuk pemeriksaan dimensi, pemeriksaan kualiti permukaan, pemeriksaan kualiti dalaman, pemeriksaan komposisi kimia, dan pemeriksaan harta mekanikal.
-
Pemeriksaan Dimensi: Pemeriksaan dimensi termasuk pemeriksaan diameter luar, ketebalan dinding, panjang, kelurusan, dan kebulatan. Kaedah pemeriksaan adalah mengikut Jadual 2. Pemeriksaan hendaklah dijalankan secara rawak, dan nisbah persampelan hendaklah tidak kurang daripada 5% daripada jumlah keseluruhan paip. Jika produk yang tidak memenuhi syarat ditemui, nisbah persampelan perlu ditingkatkan, dan semua produk yang tidak layak hendaklah dibaiki atau dibuang.
-
Pemeriksaan Kualiti Permukaan: Pemeriksaan kualiti permukaan terutamanya dijalankan oleh pemeriksaan visual dan pemeriksaan kaca pembesar. Permukaan dalaman dan luaran paip hendaklah licin, bebas daripada rekahan, Kemasukan, calar, lubang-lubang, lipatan, dan kecacatan lain. Kekasaran permukaan harus memenuhi keperluan (paip siap panas ≤6.3 μm Ra, paip siap sejuk ≤1.6 μm Ra). Untuk paip yang digunakan dalam aplikasi gred makanan dan farmaseutikal, permukaan hendaklah diperiksa dengan lebih ketat untuk memastikan tiada sudut mati dan mudah dibersihkan.
-
Pemeriksaan Kualiti Dalaman: Pemeriksaan kualiti dalaman terutamanya menggunakan kaedah ujian tidak merosakkan, termasuk ujian ultrasonik (UT), ujian radiografi (RT), dan ujian zarah magnetik (MT). Untuk paip berdinding tebal (ketebalan dinding >15 mm), ujian ultrasonik dan ujian radiografi mesti dijalankan untuk memeriksa kecacatan dalaman seperti retak, liang pori, dan gabungan yang tidak lengkap. Keputusan ujian hendaklah mematuhi keperluan standard ASTM A276. Untuk paip yang digunakan dalam aplikasi penting, 100% ujian tidak merosakkan perlu dijalankan.
-
Pemeriksaan Komposisi Kimia: Pemeriksaan komposisi kimia adalah untuk mengambil sampel dari paip siap dan menguji komposisi kimianya dengan spektroskopi pelepasan optik (Oes) atau pendarfluor sinar-X (XRF). Keputusan ujian hendaklah dalam julat yang dinyatakan dalam Jadual 1. Nisbah pensampelan tidak boleh kurang daripada 3% daripada jumlah keseluruhan paip.
-
Pemeriksaan Harta Mekanikal: Pemeriksaan sifat mekanikal termasuk ujian tegangan, ujian kekuatan hasil, ujian pemanjangan, ujian kekerasan, dan ujian keliatan impak. Kaedah dan keperluan ujian adalah mengikut Jadual 3. Sampel ujian hendaklah diambil dari paip siap, dan nisbah persampelan hendaklah tidak kurang daripada 2% daripada jumlah keseluruhan paip. Keputusan ujian mesti memenuhi keperluan minimum standard ASTM A276.
Selepas pemeriksaan produk siap, paip yang layak hendaklah ditandakan dengan maklumat yang berkaitan, termasuk gred bahan (TP304/304L), nombor piawai (ASTM A276), diameter luar, ketebalan dinding, panjang, nombor kumpulan pengeluaran, dan nama pengilang. Penandaan harus jelas, tegas, dan mudah dikenal pasti. Paip yang layak hendaklah dibungkus dalam bekas kayu atau bingkai keluli untuk mengelakkan kerosakan semasa pengangkutan. Pembungkusan hendaklah kalis lembapan, kalis kakisan, dan kalis kejutan. Selain itu, pengilang hendaklah menyediakan Sijil Kualiti Produk dan Laporan Ujian Bahan (Mtr) bagi setiap kumpulan paip yang layak untuk memastikan kebolehkesanan.
4.2.2 Kawalan Parameter Kimpalan
Kawalan parameter kimpalan adalah teras kawalan proses kimpalan, dan kerasionalan parameter kimpalan secara langsung menentukan kualiti jahitan kimpalan. Untuk paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L, parameter kimpalan utama termasuk arus kimpalan, voltan kimpalan, kelajuan kimpalan, melindungi aliran gas, dan suhu interpass. Kaedah kimpalan yang berbeza mempunyai keperluan yang berbeza untuk parameter kimpalan, dan parameter hendaklah dilaraskan mengikut ketebalan dinding, diameter, dan bahan kimpalan paip.
Ambil GTAW (TIG) kimpalan paip berdinding nipis TP304L (ketebalan dinding 3 mm, diameter luar 57 mm) sebagai contoh, parameter kimpalan optimum adalah seperti berikut: semasa kimpalan 70-80 A, voltan kimpalan 9-10 V, kelajuan kimpalan 7-8 cm/min, gas pelindung (Ar) aliran 10-12 L/min, gas pelindung belakang (Ar) aliran 5-6 L/min, suhu interpass ≤150 ℃. Dalam proses kimpalan sebenar, parameter kimpalan hendaklah diselaraskan dalam masa nyata mengikut keadaan kolam kimpalan. Contohnya, jika kolam kimpalan terlalu kecil dan penembusan kimpalan tidak mencukupi, arus kimpalan boleh dinaikkan dengan sewajarnya atau kelajuan kimpalan boleh dikurangkan; jika kolam kimpalan terlalu besar dan kelim kimpalan terlalu penuh, arus kimpalan boleh dikurangkan atau kelajuan kimpalan boleh ditingkatkan.
Perlu diingatkan bahawa suhu interpass mesti dikawal dengan ketat semasa kimpalan berbilang lapisan. Untuk keluli tahan karat TP304/304L, suhu interpass tidak boleh melebihi 150 ℃. Jika suhu interpass terlalu tinggi, ia akan membawa kepada pertumbuhan berlebihan bijirin austenit di zon yang terjejas haba, mengurangkan keliatan dan rintangan kakisan paip, dan juga menyebabkan kakisan antara butiran. Oleh itu, selepas setiap lapisan kimpalan, jahitan kimpalan hendaklah disejukkan secara semula jadi di bawah 150 ℃ sebelum mengimpal lapisan seterusnya. Selain itu, arus dan voltan kimpalan hendaklah sentiasa stabil semasa mengimpal untuk mengelakkan turun naik, yang akan menyebabkan ketebalan jahitan kimpalan tidak sekata dan menjejaskan kualiti kimpalan.
4.2.3 Rawatan Selepas Kimpalan
Rawatan selepas kimpalan adalah pautan penting untuk meningkatkan prestasi paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, yang terutamanya termasuk pembersihan selepas kimpalan, rawatan haba, dan pasif penjerukan. Tujuan rawatan selepas kimpalan adalah untuk menghilangkan kecacatan kimpalan, memulihkan sifat mekanikal dan rintangan kakisan paip, dan memastikan bahawa paip memenuhi keperluan standard ASTM A276.
-
Pembersihan Selepas Kimpalan: Selepas mengimpal, permukaan jahitan kimpalan dan zon yang terjejas haba akan mempunyai percikan kimpalan, sanga, dan skala oksida, yang perlu dibersihkan dalam masa. Percikan kimpalan boleh dikeluarkan dengan memahat, mengisar, atau letupan pasir; sanga boleh dikeluarkan dengan memberus dawai atau mengisar. Pembersihan hendaklah teliti untuk mengelakkan sisa sanga dan percikan yang menjejaskan rawatan haba seterusnya dan kesan pempasifan penjerukan. Selain itu, jahitan kimpalan hendaklah diperiksa secara visual selepas dibersihkan untuk memeriksa sama ada terdapat kecacatan yang kelihatan seperti retak, liang pori, dan gabungan yang tidak lengkap.
-
Rawatan Haba Selepas Kimpalan: Rawatan haba selepas kimpalan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L terutamanya menggunakan rawatan haba penyelesaian, yang merupakan kunci untuk memulihkan rintangan kakisan dan sifat mekanikal paip. Rawatan haba penyelesaian dijalankan dalam relau rawatan haba, dan parameter proses khusus adalah seperti berikut: suhu pemanasan 1050-1100 ℃, masa menahan 30-60 minit (bergantung pada ketebalan dinding paip), dan kemudian penyejukan cepat (penyejukan air atau penyejukan udara). Tujuan rawatan haba larutan adalah untuk melarutkan kromium karbida (Cr₂₃C₆) dimendakan pada sempadan butiran semasa mengimpal, memulihkan struktur austenit yang seragam, dan membentuk filem pasif kromium oksida padat pada permukaan paip, dengan itu meningkatkan rintangan kakisan antara butiran dan sifat mekanikal paip. Perlu diingatkan bahawa kadar pemanasan dan kadar penyejukan hendaklah dikawal dengan ketat semasa rawatan haba larutan. Kadar pemanasan tidak boleh melebihi 200 ℃/j untuk mengelakkan tekanan terma dan retak; kadar penyejukan hendaklah cukup pantas untuk mengelakkan pemendakan semula kromium karbida.
-
Penjerukan dan Pasif: Selepas kimpalan dan rawatan haba, permukaan paip dan kawasan jahitan kimpalan masih akan ditutup dengan skala oksida, perubahan warna, dan bahan pencemar sisa, yang akan merosakkan filem pasif dan mengurangkan rintangan kakisan paip. Oleh itu, rawatan penjerukan dan pempasifan diperlukan untuk memulihkan dan meningkatkan rintangan kakisan paip.
Penjerukan adalah menggunakan larutan asid campuran asid nitrik dan asid hidrofluorik (nisbah isipadu asid nitrik kepada asid hidrofluorik biasanya 8:1-10:1, dan kepekatan larutan asid ialah 10%-15%) untuk mengeluarkan skala oksida, perubahan warna kimpalan, dan sisa sanga pada permukaan paip. Suhu penjerukan dikawal pada 20-30 ℃, dan masa penjerukan adalah 10-20 minit. Masa penjerukan tidak boleh terlalu lama untuk mengelakkan lebihan kakisan permukaan paip. Selepas jeruk, paip hendaklah dibilas dengan air bersih untuk mengeluarkan sisa larutan asid.
Pasif adalah menggunakan larutan asid nitrik cair (penumpuan 5%-8%) atau larutan asid sitrik (penumpuan 8%-10%) untuk merawat permukaan paip jeruk. Suhu pempasifan ialah 40-50 ℃, dan masa pasif ialah 20-30 minit. Tujuan pasif adalah untuk membentuk padat, stabil, dan kromium oksida seragam (Cr₂o₃) filem pasif pada permukaan paip, yang berkesan boleh menghalang paip daripada teroksida dan berkarat. Selepas pasif, paip hendaklah dibilas dengan air bersih dan dikeringkan secara semula jadi atau dengan udara panas (suhu pengeringan ≤120 ℃) untuk mengelakkan kesan air pada permukaan.
Perlu ditekankan bahawa proses penjerukan dan pempasifan mesti mematuhi keperluan piawaian ASTM A380 dan ASTM A967, yang menentukan parameter teknikal, prosedur operasi, dan kriteria pemeriksaan kualiti penjerukan dan pempasifan untuk keluli tahan karat. Selain itu, larutan asid yang digunakan dalam penjerukan dan pempasifan adalah menghakis, jadi pengendali mesti memakai peralatan perlindungan (seperti sarung tangan, cermin mata, dan pakaian pelindung) semasa operasi untuk memastikan keselamatan diri. Larutan asid sisa selepas penjerukan dan pempasifan mesti dirawat mengikut keperluan perlindungan alam sekitar sebelum dibuang untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar.
5. Teknologi Pembuatan Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Proses pembuatan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L adalah projek yang sistematik, yang terutamanya merangkumi pemilihan bahan mentah, pemotongan pinggan, membentuk, mengimpal, rawatan selepas kimpalan, dan pemeriksaan produk siap. Setiap pautan mempunyai keperluan teknikal yang ketat, dan sebarang pautan yang gagal memenuhi piawaian akan menjejaskan kualiti dan prestasi produk akhir. Bab ini akan menghuraikan setiap pautan proses pembuatan secara terperinci, menggabungkan pengalaman pengeluaran praktikal dan keperluan standard ASTM A276.
5.1 Pemilihan bahan mentah
Bahan mentah paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L adalah terutamanya plat keluli tahan karat TP304/304L atau gegelung, yang menjadi asas untuk memastikan kualiti paip. Pemilihan bahan mentah mesti mematuhi keperluan standard ASTM A276, dan pengilang bahan mentah mesti mempunyai sijil kelayakan yang berkaitan dan menyediakan Laporan Ujian Bahan (Mtr) untuk memastikan komposisi kimia dan sifat mekanikal bahan mentah memenuhi keperluan standard.
Apabila memilih bahan mentah, perkara-perkara berikut perlu diberi perhatian: Pertama, komposisi kimia plat keluli tahan karat atau gegelung mestilah dalam julat yang dinyatakan dalam Jadual 1, terutamanya kandungan karbon (TP304 ≤0.08%, TP304L ≤0.03%) dan kandungan kromium (18.00-20.00%), yang secara langsung menjejaskan rintangan kakisan dan sifat mekanikal paip. Kedua, sifat mekanikal bahan mentah mesti memenuhi keperluan minimum standard ASTM A276, seperti kekuatan tegangan ≥515 MPa (TP304) atau ≥485 MPa (TP304L), pemanjangan ≥40%. Ketiga, kualiti permukaan bahan mentah mestilah baik, bebas daripada rekahan, Kemasukan, calar, lubang-lubang, dan kecacatan lain, dan kekasaran permukaan harus memenuhi keperluan pengeluaran. Keempat, bahan mentah hendaklah disimpan di tempat yang kering, berventilasi, dan gudang bebas kakisan untuk mengelakkan karat dan pencemaran. Apabila menyimpan, bahan mentah hendaklah diletakkan secara mendatar, dan kusyen hendaklah diletakkan di antara bahan mentah dan tanah untuk mengelakkan kelembapan.
Selain itu, bahan mentah hendaklah diperiksa sebelum digunakan. Item pemeriksaan termasuk analisis komposisi kimia, ujian sifat mekanikal, dan pemeriksaan kualiti permukaan. Komposisi kimia boleh diuji dengan spektroskopi pelepasan optik (Oes); sifat mekanikal boleh diuji dengan ujian tegangan dan ujian kekerasan; kualiti permukaan boleh diperiksa secara visual atau dengan kaca pembesar. Hanya bahan mentah yang lulus pemeriksaan boleh dimasukkan ke dalam pengeluaran.
5.2 Memotong Pinggan
Pemotongan plat adalah pautan pertama dalam proses pembuatan paip yang dikimpal, iaitu memotong plat keluli tahan karat atau gegelung menjadi jalur lebar yang diperlukan mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip. Ketepatan pemotongan plat secara langsung mempengaruhi kualiti pembentukan dan ketepatan dimensi paip. Kaedah pemotongan plat biasa untuk keluli tahan karat TP304/304L termasuk ricih, pemotongan plasma, dan pemotongan laser.
-
Mencukur: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat berdinding nipis (ketebalan ≤6 mm). Ia mempunyai kelebihan kecekapan pemotongan yang tinggi, kos rendah, dan permukaan pemotongan licin. Peralatan ricih terutamanya termasuk gunting hidraulik dan gunting mekanikal. Apabila menggunting, bahagian tepi hendaklah tajam, dan kelegaan antara tepi pemotong atas dan bawah hendaklah dilaraskan mengikut ketebalan plat (selalunya 5%-10% daripada ketebalan plat) untuk mengelakkan burr dan ubah bentuk permukaan pemotongan.
-
Pemotongan Plasma: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat dinding sederhana tebal (ketebalan 6-25 mm). Ia mempunyai kelebihan kelajuan pemotongan yang cepat, ketepatan pemotongan yang tinggi, dan kebolehsuaian yang kuat. Pemotongan plasma menggunakan arka plasma suhu tinggi untuk mencairkan plat keluli tahan karat, dan kemudian meniup logam cair dengan gas tekanan tinggi untuk menyelesaikan pemotongan. Apabila pemotongan plasma, parameter pemotongan (seperti arus arka plasma, voltan, dan kelajuan pemotongan) hendaklah dikawal dengan ketat untuk memastikan kualiti pemotongan. Permukaan pemotongan hendaklah licin, bebas daripada burr, dan sisihan pemotongan tidak boleh melebihi ±0.5 mm.
-
Pemotongan Laser: Kaedah ini sesuai untuk memotong plat keluli tahan karat berketepatan tinggi dengan pelbagai ketebalan. Ia mempunyai kelebihan ketepatan pemotongan yang tinggi, permukaan pemotongan licin, dan ubah bentuk pemotongan kecil. Pemotongan laser menggunakan pancaran laser tenaga tinggi untuk mencairkan dan mengewapkan plat keluli tahan karat, dan ketepatan pemotongan boleh mencapai ±0.1 mm. Namun begitu, peralatan pemotongan laser mahal, dan kos pemotongan adalah tinggi, yang digunakan terutamanya untuk memotong berketepatan tinggi, paip kumpulan kecil.
Selepas dipotong, jalur hendaklah diperiksa untuk ketepatan dimensi dan kualiti permukaan. Lebar jalur harus memenuhi keperluan reka bentuk (lebar dikira mengikut diameter luar paip dan sudut pembentukan), dan sisihan lebar tidak boleh melebihi ±0.3 mm. Permukaan pemotongan hendaklah licin, bebas daripada burr, retak, dan kecacatan lain. Jika terdapat burr, mereka harus dikeluarkan dengan mengisar. Selain itu, jalur hendaklah diluruskan selepas dipotong untuk mengelakkan ubah bentuk menjejaskan proses pembentukan seterusnya.
5.3 Membentuk
Pembentukan ialah proses membengkokkan jalur keluli tahan karat yang dipotong menjadi paip bulat, yang merupakan pautan utama yang mempengaruhi ketepatan dimensi dan kebulatan paip yang dikimpal. Kaedah membentuk paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L terutamanya termasuk membentuk gulungan dan membentuk tekan.
5.3.1 Roll Forming
Pembentukan gulungan ialah kaedah membentuk yang paling biasa digunakan untuk paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, yang sesuai untuk pengeluaran besar-besaran paip dengan diameter dan ketebalan dinding yang berbeza. Peralatan membentuk gulungan adalah mesin membentuk gulungan berterusan, yang terdiri daripada beberapa kumpulan membentuk gulungan. Jalur keluli tahan karat dimasukkan ke dalam mesin pembentuk, dan di bawah tindakan beberapa kumpulan membentuk gulungan, ia secara beransur-ansur dibengkokkan ke dalam paip bulat. Proses pembentukan adalah berterusan, dengan kecekapan pengeluaran yang tinggi dan kualiti pembentukan yang stabil.
Perkara teknikal utama pembentukan gulungan adalah seperti berikut: Pertama, reka bentuk gulungan membentuk. Bentuk dan saiz gulungan pembentuk hendaklah direka bentuk mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip, dan sudut pembentukan setiap kumpulan gulung hendaklah ditingkatkan secara beransur-ansur untuk mengelakkan ubah bentuk jalur dan keretakan yang berlebihan. Kedua, pelarasan mesin membentuk. Sebelum terbentuk, mesin pembentuk hendaklah dilaraskan untuk memastikan jarak antara gulungan adalah sesuai, dan keserasian gulung adalah baik. Pelarasan gulung secara langsung mempengaruhi kebulatan dan ketepatan dimensi paip yang terbentuk. Ketiga, kelajuan membentuk. Kelajuan membentuk hendaklah dipadankan dengan kelajuan kimpalan, selalunya 5-15 m/saya. Kelajuan pembentukan hendaklah sentiasa stabil untuk mengelakkan ubah bentuk paip yang tidak sekata.
Semasa membentuk gulungan, permukaan jalur hendaklah dilindungi untuk mengelakkan calar. Filem pelindung boleh ditampal pada permukaan jalur sebelum dibentuk, atau gulungan yang membentuk boleh digilap untuk mengurangkan geseran. Selain itu, tepi jalur hendaklah diselaraskan semasa membentuk untuk memastikan bahawa jurang akar jahitan kimpalan adalah seragam, yang kondusif untuk kimpalan seterusnya.
5.3.2 Tekan Membentuk
Pembentukan akhbar sesuai untuk pengeluaran kumpulan kecil berdiameter besar, paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L berdinding tebal. Peralatan membentuk akhbar terutamanya termasuk penekan hidraulik dan penekan mekanikal. Proses pembentukan adalah seperti berikut: Pertama, jalur keluli tahan karat diletakkan pada acuan pembentuk, dan kemudian penekan menggunakan tekanan untuk membengkokkan jalur ke dalam paip bulat. Selepas membentuk, kedua-dua hujung jalur dijajarkan dan ditetapkan, dan kemudian dikimpal.
Kelebihan pembentukan akhbar adalah operasi yang fleksibel, kebolehsuaian yang kuat, dan sesuai untuk membentuk paip pelbagai spesifikasi. Kelemahannya ialah kecekapan pengeluaran yang rendah, intensiti buruh yang tinggi, dan ubah bentuk besar. Oleh itu, membentuk akhbar digunakan terutamanya untuk kumpulan kecil, paip spesifikasi khas. Apabila tekan membentuk, acuan pembentuk hendaklah dipilih mengikut diameter luar dan ketebalan dinding paip, dan tekanan dan kelajuan membentuk hendaklah dikawal dengan ketat untuk mengelakkan keretakan dan ubah bentuk paip.
Selepas membentuk, paip bulat hendaklah diperiksa untuk ketepatan dan kebulatan dimensi. Diameter luar dan ketebalan dinding paip hendaklah memenuhi keperluan standard ASTM A276 (lihat Jadual 2); ralat kebulatan tidak boleh melebihi 0.5% daripada diameter luar nominal. Jika ralat kebulatan terlalu besar, paip boleh diperbetulkan dengan mengembang atau mengecut. Selain itu, kedua-dua hujung paip hendaklah rata, dan menegak hujung paip dan paksi paip harus memenuhi keperluan untuk memudahkan pemasangan dan kimpalan seterusnya.
5.4 Kimpalan, Rawatan Selepas Kimpalan dan Pemeriksaan Produk Selesai
Rawatan kimpalan dan selepas kimpalan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L telah dihuraikan secara terperinci dalam Bab 4, dan tidak akan berulang di sini. Perlu ditekankan bahawa rawatan kimpalan dan pasca kimpalan mesti dijalankan mengikut ketat dengan keperluan proses dan standard ASTM A276, dan setiap pautan mesti diperiksa untuk memastikan kualiti paip.
Pemeriksaan produk siap adalah pautan terakhir dalam proses pembuatan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, iaitu memeriksa paip siap secara menyeluruh untuk memastikan ia memenuhi keperluan standard dan aplikasi praktikal ASTM A276. Pemeriksaan produk siap terutamanya termasuk pemeriksaan dimensi, pemeriksaan kualiti permukaan, pemeriksaan kualiti dalaman, pemeriksaan komposisi kimia, dan pemeriksaan harta mekanikal.
-
Pemeriksaan Dimensi: Pemeriksaan dimensi termasuk pemeriksaan diameter luar, ketebalan dinding, panjang, kelurusan, dan kebulatan. Kaedah pemeriksaan adalah mengikut Jadual 2. Pemeriksaan hendaklah dijalankan secara rawak, dan nisbah persampelan hendaklah tidak kurang daripada 5% daripada jumlah keseluruhan paip. Jika produk yang tidak memenuhi syarat ditemui, nisbah persampelan perlu ditingkatkan, dan semua produk yang tidak layak hendaklah dibaiki atau dibuang.
-
Pemeriksaan Kualiti Permukaan: Pemeriksaan kualiti permukaan terutamanya dijalankan oleh pemeriksaan visual dan pemeriksaan kaca pembesar. Permukaan dalaman dan luaran paip hendaklah licin, bebas daripada rekahan, Kemasukan, calar, lubang-lubang, lipatan, dan kecacatan lain. Kekasaran permukaan harus memenuhi keperluan (paip siap panas ≤6.3 μm Ra, paip siap sejuk ≤1.6 μm Ra). Untuk paip yang digunakan dalam aplikasi gred makanan dan farmaseutikal, permukaan hendaklah diperiksa dengan lebih ketat untuk memastikan tiada sudut mati dan mudah dibersihkan.
-
Pemeriksaan Kualiti Dalaman: Pemeriksaan kualiti dalaman terutamanya menggunakan kaedah ujian tidak merosakkan, termasuk ujian ultrasonik (UT), ujian radiografi (RT), dan ujian zarah magnetik (MT). Untuk paip berdinding tebal (ketebalan dinding >15 mm), ujian ultrasonik dan ujian radiografi mesti dijalankan untuk memeriksa kecacatan dalaman seperti retak, liang pori, dan gabungan yang tidak lengkap. Keputusan ujian hendaklah mematuhi keperluan standard ASTM A276. Untuk paip yang digunakan dalam aplikasi penting, 100% ujian tidak merosakkan perlu dijalankan.
-
Pemeriksaan Komposisi Kimia: Pemeriksaan komposisi kimia adalah untuk mengambil sampel dari paip siap dan menguji komposisi kimianya dengan spektroskopi pelepasan optik (Oes) atau pendarfluor sinar-X (XRF). Keputusan ujian hendaklah dalam julat yang dinyatakan dalam Jadual 1. Nisbah pensampelan tidak boleh kurang daripada 3% daripada jumlah keseluruhan paip.
-
Pemeriksaan Harta Mekanikal: Pemeriksaan sifat mekanikal termasuk ujian tegangan, ujian kekuatan hasil, ujian pemanjangan, ujian kekerasan, dan ujian keliatan impak. Kaedah dan keperluan ujian adalah mengikut Jadual 3. Sampel ujian hendaklah diambil dari paip siap, dan nisbah persampelan hendaklah tidak kurang daripada 2% daripada jumlah keseluruhan paip. Keputusan ujian mesti memenuhi keperluan minimum standard ASTM A276.
Selepas pemeriksaan produk siap, paip yang layak hendaklah ditandakan dengan maklumat yang berkaitan, termasuk gred bahan (TP304/304L), nombor piawai (ASTM A276), diameter luar, ketebalan dinding, panjang, nombor kumpulan pengeluaran, dan nama pengilang. Penandaan harus jelas, tegas, dan mudah dikenal pasti. Paip yang layak hendaklah dibungkus dalam bekas kayu atau bingkai keluli untuk mengelakkan kerosakan semasa pengangkutan. Pembungkusan hendaklah kalis lembapan, kalis kakisan, dan kalis kejutan. Selain itu, pengilang hendaklah menyediakan Sijil Kualiti Produk dan Laporan Ujian Bahan (Mtr) bagi setiap kumpulan paip yang layak untuk memastikan kebolehkesanan.
6. Aplikasi Industri Paip Kimpalan Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Oleh kerana rintangan kakisan yang sangat baik, sifat mekanikal yang baik, keberkesanan kos, dan pematuhan kepada keperluan standard ASTM A276 yang ketat, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang perindustrian. Pemilihan TP304 atau TP304L ditentukan terutamanya oleh persekitaran perkhidmatan (medium kakisan, suhu, tekanan) dan keperluan permohonan. Bab ini akan menghuraikan aplikasi perindustrian bagi paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L, digabungkan dengan kes kejuruteraan praktikal, untuk mencerminkan nilai praktikal paip dan memenuhi pengalaman E-E-A-T dan keperluan kebolehpercayaan.
6.1 Industri Petrokimia
Industri petrokimia adalah salah satu bidang aplikasi terbesar bagi paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L. Dalam proses pengeluaran petrokimia, sejumlah besar saluran paip diperlukan untuk mengangkut media yang menghakis (seperti minyak mentah, petrol, diesel, pelarut kimia, dan asid), media suhu tinggi (seperti wap dan minyak panas), dan media tekanan tinggi. Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik kepada kebanyakan media petrokimia dan rintangan suhu tinggi yang baik, yang boleh memastikan operasi yang selamat dan stabil sistem saluran paip.
Dalam proses penapisan minyak, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan terutamanya dalam unit penyulingan atmosfera, unit penyulingan vakum, dan unit keretakan pemangkin. Contohnya, dalam unit penyulingan atmosfera, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut produk minyak ringan (seperti petrol dan diesel), yang mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap sebatian yang mengandungi sulfur dalam produk minyak dan boleh mengelakkan kakisan saluran paip dan kebocoran. Dalam unit keretakan pemangkin, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304 digunakan untuk mengangkut gas serombong suhu tinggi dan wap (suhu sehingga 400 ℃), yang mempunyai kekuatan tinggi dan rintangan pengoksidaan suhu tinggi, dan boleh menahan keadaan kerja suhu tinggi dan tekanan tinggi.
Kes kejuruteraan praktikal: sebuah perusahaan petrokimia besar di China Timur menggunakan paip dikimpal keluli tahan karat TP304L (diameter luar 159 mm, ketebalan dinding 6 mm) di dalamnya 10 juta tan/tahun projek penapisan minyak. Paip digunakan untuk mengangkut air ternyah garam dan pelarut kimia. Selepas 5 tahun beroperasi, paip tidak mempunyai kakisan, kebocoran, atau kecacatan lain, dan status operasi adalah stabil. Hayat perkhidmatan paip adalah lebih daripada dua kali ganda daripada paip keluli karbon, yang sangat mengurangkan kos penyelenggaraan dan masa henti pengeluaran perusahaan.
6.2 Industri Pemprosesan Makanan
Industri pemprosesan makanan mempunyai keperluan ketat terhadap kebersihan dan rintangan kakisan saluran paip, kerana saluran paip digunakan untuk mengangkut media gred makanan (seperti air minuman, susu, jus, bir, dan bahan tambahan makanan). Paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L mempunyai prestasi kebersihan yang baik (tidak toksik, hambar, dan tidak mencemarkan) dan rintangan kakisan yang sangat baik terhadap media gred makanan, yang dapat menjamin keselamatan dan kualiti makanan.
Dalam industri pemprosesan makanan, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan terutamanya dalam barisan pengeluaran produk tenusu, minuman, produk daging, dan bahan tambahan makanan. Contohnya, dalam barisan pengeluaran produk tenusu, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut susu mentah, susu pasteur, dan buburan susu tepung. Paip mempunyai permukaan licin, tiada sudut mati, dan mudah dibersihkan dan disterilkan, yang boleh mengelakkan pertumbuhan bakteria dan memastikan kebersihan produk tenusu. Dalam barisan pengeluaran minuman, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304 digunakan untuk mengangkut jus buah, minuman berkarbonat, dan air mineral, yang mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap minuman berasid dan boleh mengelakkan saluran paip daripada berkarat dan mencemarkan minuman.
Perlu diingatkan bahawa paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L yang digunakan dalam industri pemprosesan makanan mesti menjalani rawatan pempasifan penjerukan yang ketat untuk memastikan permukaannya licin dan bebas daripada kekotoran. Selain itu, paip hendaklah diperbuat daripada bahan mentah keluli tahan karat gred makanan, dan proses kimpalan harus mengelakkan percikan kimpalan dan sanga untuk mengelakkan pencemaran media makanan. Pada masa ini, kebanyakan perusahaan pemprosesan makanan yang besar (seperti Mengniu, tahun, dan Wahaha) telah menggunakan paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L dalam barisan pengeluaran mereka, yang telah menjadi konfigurasi standard saluran paip gred makanan.
6.3 Industri Farmaseutikal
Industri farmaseutikal mempunyai keperluan yang lebih tinggi terhadap kualiti dan prestasi saluran paip berbanding industri pemprosesan makanan, kerana saluran paip digunakan untuk mengangkut bahan mentah farmaseutikal, perantaraan, dan dadah habis, yang memerlukan kebersihan mutlak dan tiada pencemaran. Paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik, prestasi kebersihan, dan ketepatan dimensi, yang boleh memenuhi keperluan ketat industri farmaseutikal.
Dalam industri farmaseutikal, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan terutamanya dalam barisan pengeluaran antibiotik, vaksin-vaksin, suntikan, dan ubat oral. Contohnya, dalam barisan pengeluaran suntikan, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut air yang disucikan, air suntikan, dan perantaraan farmaseutikal. Paip mempunyai permukaan licin (kekasaran permukaan ≤0.8 μm Ra), tiada sudut mati, dan boleh disterilkan pada suhu tinggi dan tekanan tinggi (121℃, 0.1 MPa), yang boleh memastikan kemandulan suntikan. Dalam barisan pengeluaran antibiotik, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut bahan mentah farmaseutikal yang menghakis (seperti asid dan alkali), yang mempunyai rintangan kakisan yang baik dan boleh mengelakkan saluran paip daripada berkarat dan bocor, memastikan keselamatan pengeluaran.
Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L yang digunakan dalam industri farmaseutikal mesti mematuhi keperluan GMP (Amalan Pengilangan yang Baik) dan piawaian ASTM A276. Bahan mentah, proses pembuatan, dan pemeriksaan produk siap paip mesti dikawal ketat untuk memastikan paip memenuhi keperluan kebersihan dan prestasi. Selain itu, paip hendaklah sentiasa dibersihkan dan disterilkan semasa digunakan untuk mengelakkan pengumpulan kekotoran dan bakteria.
6.4 Industri Rawatan Air
Dengan peningkatan penekanan terhadap perlindungan alam sekitar, industri rawatan air telah berkembang pesat, dan permintaan untuk saluran paip tahan kakisan berkualiti tinggi semakin meningkat. Paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik terhadap air paip, kumbahan, dan air terawat, yang digunakan secara meluas dalam bekalan air, rawatan kumbahan, dan projek penyahgaraman.
Dalam projek bekalan air, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan untuk mengangkut air paip dan air minuman. Paip mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap air paip yang mengandungi klorin dan boleh mengelakkan saluran paip daripada berkarat dan membebaskan bahan berbahaya, memastikan keselamatan air minuman. Dalam projek rawatan kumbahan, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut kumbahan dan air terawat. Paip mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap bahan organik, Asid, dan alkali dalam kumbahan, yang boleh memanjangkan hayat perkhidmatan saluran paip. Dalam projek penyahgaraman air laut, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan untuk mengangkut air laut dan air penyahgaraman. Paip mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap air laut (kandungan garam yang tinggi) dan dapat mengelakkan saluran paip daripada terhakis oleh air laut.
Kes kejuruteraan praktikal: projek penyahgaraman air laut di China Selatan menggunakan paip dikimpal keluli tahan karat TP304L (diameter luar 219 mm, ketebalan dinding 8 mm) untuk mengangkut air laut. Paip dirawat dengan pempasifan penjerukan sebelum digunakan, dan permukaannya disalut dengan lapisan anti-karat. Selepas 3 tahun beroperasi, paip tidak mempunyai kakisan, penskalaan, atau kecacatan lain, dan kecekapan penghantaran air adalah stabil. Hayat perkhidmatan paip dijangka mencapai lebih daripada 20 tahun, yang jauh lebih panjang daripada paip keluli karbon dan paip tergalvani biasa.
6.5 Bidang Perindustrian Lain
Sebagai tambahan kepada medan di atas, Paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L juga digunakan secara meluas dalam kejuruteraan marin, industri kimia, industri metalurgi, dan membina medan bekalan air dan saliran.
-
Kejuruteraan Marin: Dalam kejuruteraan marin, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304L digunakan dalam saluran paip kapal, platform luar pesisir, dan kemudahan pantai. Paip mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap air laut dan persekitaran atmosfera marin, yang boleh mengelakkan kakisan dan kerosakan yang disebabkan oleh air laut dan kabus garam. Contohnya, saluran paip air penyejuk dan saluran paip bahan api kapal biasanya menggunakan paip dikimpal keluli tahan karat TP304L.
-
Industri kimia: Dalam industri kimia, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan untuk mengangkut pelbagai media kimia (seperti asid, alkali, garam, dan pelarut organik). Paip mempunyai rintangan kakisan yang baik kepada kebanyakan media kimia dan boleh memastikan operasi selamat proses pengeluaran kimia.
-
Industri Metalurgi: Dalam industri metalurgi, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304 digunakan dalam saluran paip air penyejuk, saluran paip wap, dan saluran paip gas serombong relau metalurgi. Paip mempunyai rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan, yang boleh menahan persekitaran suhu tinggi dan menghakis dalam proses pengeluaran metalurgi.
-
Membina Bekalan Air dan Saliran: Dalam bangunan moden, Paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L digunakan dalam saluran paip bekalan air, saluran paip air panas, dan saluran paip saliran bangunan kediaman, bangunan komersial, dan kemudahan awam. Paip mempunyai prestasi kebersihan yang baik, rintangan kakisan, dan rupa paras cantik, yang secara beransur-ansur menggantikan paip keluli karbon tradisional dan paip plastik.
7. Kawalan Kualiti dan Kecacatan Biasa Paip Dikimpal Keluli Tahan Karat ASTM A276 TP304/304L
Kawalan kualiti adalah teras untuk memastikan prestasi dan hayat perkhidmatan paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L. Kawalan kualiti yang ketat perlu dijalankan dalam setiap pautan pemilihan bahan mentah, Pembuatan, mengimpal, rawatan selepas kimpalan, dan pemeriksaan produk siap untuk mengelakkan penjanaan kecacatan kualiti. Namun begitu, disebabkan oleh pengaruh kualiti bahan mentah, proses pengeluaran, dan tahap operasi, beberapa kecacatan kualiti mungkin masih berlaku dalam proses pengeluaran. Bab ini akan menghuraikan sistem kawalan kualiti bagi paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L dan kecacatan kualiti yang biasa, punca, dan langkah kawalan, menggabungkan pengalaman pengeluaran praktikal dan keperluan standard ASTM A276.
7.1 Sistem Kawalan Kualiti
Sistem kawalan kualiti paip dikimpal keluli tahan karat ASTM A276 TP304/304L ialah sistem kawalan proses penuh, yang meliputi kawalan kualiti bahan mentah, kawalan kualiti proses, dan kawalan kualiti produk siap. Penubuhan dan pelaksanaan sistem kawalan kualiti adalah mengikut piawaian ASTM A276 dan ISO 9001 keperluan sistem pengurusan kualiti untuk memastikan kualiti paip adalah stabil dan boleh dipercayai.
7.1.1 Kawalan Kualiti Bahan Mentah
Kawalan kualiti bahan mentah adalah barisan pertahanan pertama untuk kualiti paip dikimpal keluli tahan karat TP304/304L. Langkah kawalan utama adalah seperti berikut: Pertama, pilih pembekal bahan mentah yang berkelayakan dengan sijil kelayakan yang berkaitan dan reputasi yang baik. Pembekal hendaklah menyediakan Laporan Ujian Bahan (Mtr) bagi setiap kumpulan bahan mentah untuk memastikan komposisi kimia dan sifat mekanikal bahan mentah memenuhi keperluan standard ASTM A276. Kedua, periksa bahan mentah sebelum digunakan, termasuk analisis komposisi kimia, ujian sifat mekanikal, dan pemeriksaan kualiti permukaan. Hanya bahan mentah yang lulus pemeriksaan boleh dimasukkan ke dalam pengeluaran. Ketiga, mengukuhkan pengurusan penyimpanan bahan mentah, simpan bahan mentah di tempat yang kering, berventilasi, dan gudang bebas kakisan untuk mengelakkan karat dan pencemaran. Keempat, mewujudkan sistem kebolehkesanan bahan mentah, merekodkan maklumat berkaitan bahan mentah (seperti pembekal, nombor kumpulan pengeluaran, dan hasil pemeriksaan) untuk memastikan bahan mentah dapat dikesan kembali.
7.1.2 Kawalan Kualiti Proses
Kawalan kualiti proses ialah pautan utama kawalan kualiti, yang terutamanya termasuk pemotongan plat, membentuk, mengimpal, dan kawalan proses rawatan selepas kimpalan.
-
Kawalan Proses Memotong Plat: Kawal ketepatan pemotongan dan kualiti permukaan jalur. Sisihan pemotongan lebar jalur tidak boleh melebihi ±0.3 mm, dan permukaan pemotongan hendaklah licin, bebas daripada burr dan retak. Selepas dipotong, jalur hendaklah diperiksa, dan jalur yang tidak layak hendaklah dibuang atau dibaiki.
-
Kawalan Proses Membentuk: Laraskan parameter mesin membentuk (seperti jarak guling, membentuk sudut, dan membentuk kelajuan) untuk memastikan ketepatan dimensi dan kebulatan paip yang dibentuk. Diameter luar dan ketebalan dinding paip yang terbentuk harus memenuhi keperluan standard ASTM A276, dan ralat kebulatan tidak boleh melebihi 0.5% daripada diameter luar nominal. Selepas membentuk, paip hendaklah diperiksa, dan paip yang tidak layak hendaklah diperbetulkan atau dibuang.
-
Kawalan Proses Kimpalan: Melaksanakan peraturan proses kimpalan dengan tegas, pilih kaedah kimpalan yang munasabah dan parameter kimpalan. Pengimpal mesti memegang sijil kelayakan kimpalan yang sepadan untuk menjalankan operasi kimpalan. Semasa kimpalan, parameter proses kimpalan (seperti arus kimpalan, voltan, dan kelajuan kimpalan) hendaklah sentiasa stabil, dan suhu interpass hendaklah dikawal di bawah 150 ℃. Selepas setiap lapisan kimpalan, jahitan kimpalan perlu diperiksa untuk memeriksa sama ada terdapat kecacatan yang boleh dilihat. Jahitan kimpalan yang tidak layak harus dibaiki tepat pada masanya.
-
Kawalan Proses Rawatan Selepas Kimpalan: Kawal pembersihan selepas kimpalan, rawatan haba, dan parameter proses pempasifan penjerukan. Pembersihan selepas kimpalan hendaklah teliti untuk menghilangkan percikan dan sanga kimpalan; suhu rawatan haba penyelesaian dan masa penahanan harus memenuhi keperluan untuk memastikan kromium karbida dibubarkan sepenuhnya; kepekatan larutan pasif penjerukan, suhu, dan masa harus dikawal untuk mengelakkan kakisan berlebihan atau pasif yang tidak mencukupi. Selepas rawatan selepas kimpalan, permukaan paip hendaklah diperiksa untuk memastikan permukaannya licin dan bebas daripada skala oksida dan perubahan warna.
7.1.3 Kawalan Kualiti Produk Siap
Kawalan kualiti produk siap adalah pautan terakhir kawalan kualiti, iaitu memeriksa paip siap secara menyeluruh. Langkah kawalan utama adalah seperti berikut: Pertama, merangka pelan pemeriksaan produk siap yang ketat, menjelaskan item pemeriksaan, kaedah pemeriksaan, dan nisbah persampelan. Item pemeriksaan termasuk pemeriksaan dimensi, pemeriksaan kualiti permukaan, pemeriksaan kualiti dalaman, pemeriksaan komposisi kimia, dan pemeriksaan harta mekanikal. Kedua, menjalankan pemeriksaan mengikut ketat dengan rancangan pemeriksaan. Produk yang tidak layak hendaklah ditanda dan diasingkan, dan punca produk yang tidak memenuhi syarat harus dianalisis. Produk yang tidak memenuhi syarat boleh dibaiki atau dibuang mengikut tahap kecacatan. Ketiga, mewujudkan sistem rekod pemeriksaan produk siap, merekodkan hasil pemeriksaan setiap kumpulan paip untuk memastikan kebolehkesanan. Keempat, mengukuhkan pengurusan pembungkusan dan pengangkutan produk siap, mengelakkan kerosakan pada paip semasa pengangkutan. Produk yang layak sepatutnya
