Trdota titanovih cevi: razložene vrednosti HRB, HRC in HV za resnične aplikacije

Kaj dejansko meri trdota titanove cevi

Trdota je primerjalno merilo odpornosti proti lokalni plastični deformaciji in ne temeljna lastnost materiala. V titanovi cevi se odziva na tri vplive, ki jih je treba ločiti, preden se uporabi katero koli število: zlitina in intersticijska vsebnost, zlasti kisik in dušik; količina hladnega dela, ki ostane pri oblikovanju; in stanje testiranega območja, ne glede na to, ali je osnovna kovina, zvar ali toplotno prizadeto območje. Dve epruveti stopnje 2 enake kemije se torej lahko razlikujeta za več deset Vickersovih točk preprosto zato, ker je bila ena razbremenjena, druga pa ne.

V meritev vstopa tudi debelina stene. Tanka stena se upogiba pod vdolbino, tako da odčitek odraža podporo nakovala in geometrijo cevi v enaki meri kot sama kovina. Vsaka raziskava trdote cevi mora zato vsebovati merilo, obremenitev in uporabljeni standard.

Tipični razponi trdote glede na stopnjo in stanje

Tabela navaja pogosto navedene razpone za žarjeno in hladno obdelano titanovo cev. Trdota ni določena sprejemljiva lastnost cevi v ASTM B338, zato se te številke uporabljajo za nadzor in primerjavo postopka, ne za sprejemljivost.

Lestvice, pretvorba in past dvoumnega obsega

Navedbe, da je trdota HR30 do HR40, ni mogoče uporabiti v specifikaciji ali tehničnem poročilu, ker samo HR ni lestvica. Titanova cev je običajno navedena na Rockwell B (HRB) s kroglo 1/16 palca in 100 kgf, na Rockwell C (HRC) z diamantnim indenterjem in 150 kgf za težje pogoje, na površinsko 15N ali 30N za tanke stene in na Vickers (HV) za prehode mikrotrdote in zvarne cone. Zahteve za metodo izhajajo iz ASTM E18 za testiranje Rockwell in ASTM E384 za Vickersovo mikroindentacijo.

Uporabite HRB za žarjene cevi do približno 100 HRB in površinske luske za tanke stene, ker lahko na standardni Rockwellov test vplivata upogib nakovala in stene.

Uporabite HV 0,3 do HV 1 za prehode čez zvar, ker so cone ozke in mora biti obremenitev dovolj majhna, da ostane znotraj območja zanimanja.

Pretvorjene vrednosti obravnavajte kot ocene. Tabele za pretvorbo trdote v natezno trdnost so približne in nikoli ne nadomestijo nateznega preskusa po ASTM E8.

Poleg vrednosti vedno zabeležite merilo, obremenitev in standard, tako da lahko rezultat ponovi drug laboratorij.

Območja hladnega dela, žarjenja in varjenja

Trdota oblikovane cevi je v veliki meri zapis njene termomehanske zgodovine. Hladno vlečenje ali pilgering povečata gostoto dislokacij in trdoto približno sorazmerno s skupnim zmanjšanjem; žarjenje za razbremenitev napetosti pri 540 do 650 C zmanjša preostalo napetost z omejenim mehčanjem; popolno žarjenje pri 650 do 750 C rekristalizira strukturo in vrne trdoto blizu žarjene osnovne linije. Odčitek nad pričakovanim obsegom na domnevno žarjeni cevi torej kaže na enega od treh vzrokov: nezadostno žarjenje, presežna intersticijska vsebina iz taline ali predelave ali površinska kontaminacija s kisikom ali železom.

Zvari so bolj zapleteni. Fuzijsko območje je ulita struktura, ki je lahko nekoliko mehkejša ali trša od osnovne kovine, odvisno od hitrosti ohlajanja in pobiranja-plina, medtem ko HAZ pogosto kaže najvišje vrednosti, ker združuje transformirano strukturo z dvignjenimi intersticijami. Koristna raziskava poroča o treh številkah na zvar, eno za vsako cono, namesto ene številke za spoj.

Ali trdota nadzoruje življenjsko dobo?

Ne samo po sebi. Višja trdota običajno pomeni višjo trdnost in boljšo odpornost na mehanske poškodbe, pomeni pa tudi nižjo duktilnost in manjšo toleranco preoblikovanja in termičnih ciklov. Pri ceveh v toplotnih izmenjevalnikih in procesnih linijah je življenjska doba odvisna predvsem od odpornosti proti koroziji, debeline stene, čistoče, kakovosti zvara in razmika podpore. Trdota je pomembna, če je glavni način okvare obraba, erozija ali mehanska poškodba.

Naročila za cev se morajo zato zanašati na lastnosti, določene v veljavnem standardu. ASTM B338 nadzoruje natezno trdnost, mejo tečenja, raztezek, sploščitev in, kjer je primerno, hidrostatično preskušanje ali preskušanje z vrtinčnimi tokovi. Trdota se lahko doda kot dogovorjeno preverjanje nadzora postopka, vendar ne sme nadomestiti teh preskusov ali se uporabiti kot merilo za uspešno ali neuspešno brez dokumentirane podlage.

pogosta vprašanja

V: Ali so titanove cevi trše od jeklenih?
Ne v absolutnem smislu. Žarjeni titan je mehkejši od kaljenih jekel in primerljiv ali mehkejši od številnih nerjavnih jekel. Njegove prednosti so trdnost na enoto teže in odpornost proti koroziji, ne trdota.

V: Kaj pomeni odčitek 30 do 40 HRC na titanu?
To je nenavadno za žarjeno cev in kaže na napačno-navedeno merilo, močno hladno obdelano ali onesnaženo površino ali težave z vdolbino in podporo. Meritev je treba ponoviti z navedeno lestvico in standardom.

V: Ali lahko trdota potrdi, da je cev popolnoma žarjena?
Kot nadzor procesa, da. Premik, ki prikazuje enotne vrednosti blizu dogovorjene osnovne črte, kaže, da je rekristalizacija končana, vendar natezno preskušanje po ASTM E8 ostaja formalna pot sprejemanja.

V: Zakaj je zvar včasih višji od osnovne kovine?
Ker HAZ združuje preoblikovano mikrostrukturo s pobiranjem kisika in dušika-in ker preostale napetosti in hitro ohlajanje dodajata dodatno utrjevanje v ozkem prehodnem pasu.

V: Ali poliranje utrdi površino cevi?
Mehansko poliranje lahko povzroči plitvo hladno obdelano plast, ki rahlo poveča mikrotrdoto blizu-površine. Ne spremeni lastnosti telesa cevi, lahko pa vpliva na prvih nekaj mikrometrov Vickersovega prehoda.