Melhorando a Consistência da Resistência ao Esforço do Corpo de Válvulas de Forjamento API ASTM A182 F316L
O exame aprofundado e a experimentação desde a proporção de forjamento até a temperatura de resfriamento.
Com a principal capacidade de atender clientes de petróleo e gás, as peças metálicas usadas em aplicações API, a forja é uma das principais capacidades de produção da Teamco para produzir peças metálicas de válvula de alta resistência. Podemos forjar peças metálicas de válvula em aço carbono e aço inoxidável para atender às aplicações dos clientes. Antes de prosseguir com a usinagem para atender aos designs do cliente, devemos primeiro garantir que a qualidade da forja atenda aos padrões internacionais, incluindo tanto as composições químicas quanto as propriedades físicas. O tratamento térmico é geralmente o procedimento chave para alcançar as características físicas necessárias, como Resistência à Tração, Limite de Escoamento e Dureza, etc. Em algumas situações, o Teste de Impacto Charpy com Entalhe em V será necessário. Tivemos uma experiência de forjar o corpo da válvula em material ASTM A182 F316L, que não conseguiu atender consistentemente ao requisito mínimo da ASTM de 25.000 psi de resistência ao escoamento após o tratamento térmico de solução. A composição química estava totalmente em conformidade. Percebemos que, para esse aço inoxidável austenítico, a função do recozimento da solução não era basicamente para aumentar a resistência. No entanto, os testes mecânicos mostraram repetidamente resistência à tração insuficiente, resultando na rejeição do produto e na redução do rendimento de produção. Uma investigação metalúrgica abrangente foi realizada para identificar as causas raízes e otimizar todo o processo de forjamento e tratamento térmico. Eventualmente, o problema foi superado.
| Caso: | Melhorando a Consistência da Resistência ao Esforço do Corpo de Válvulas de Forjamento API ASTM A182 F316L |
|---|---|
| País do Cliente: | EUA |
| Aplicação: | Petróleo e Gás, Aplicação API |
| Nome do Produto: | Corpo de Válvula de Bola 0,5” ~ 2” NPT F316L |
| Materiais: | Forjamento a Quente |
Requisito do Cliente
Um de nossos clientes exigiu corpos de válvula esférica forjados feitos de material ASTM A182 F316L, com composição química totalmente compatível com a especificação original. Enfrentamos um problema em que, após o tratamento térmico de solução, a resistência ao escoamento repetidamente não atendia ao requisito mínimo de 25.000 psi em todo o lote ao testar os cupons de teste forjados, embora a química do material em si tenha sido confirmada como estando dentro da especificação.
Problemas ou Desafios Técnicos
O F316L é um material com propriedades mecânicas altamente sensíveis às condições de tratamento de solução, uniformidade térmica e controle de resfriamento pós-forjamento. Inicialmente presumimos que o material poderia ter sido:
Excessivamente amolecido por tratamento térmico de solução excessivo.
Aquecido de maneira desigual devido ao tamanho pequeno da peça e arranjo inadequado de carga.
Mantido por muito tempo antes da têmpera, permitindo o crescimento de grãos.
Afetado por controle insuficiente da água de têmpera, incluindo estabilidade da temperatura da água e tempo de transferência de resfriamento.
Teamco Soluções
Passo 1: Confirme o padrão e o método de teste<br>Primeiro, confirmamos que a resistência mínima ao escoamento de 25.000psi era o requisito aplicável da ASTM A182 F316L para esta exigência do produto. Também verificamos que amostras de tração foram retiradas do bloco forjado e que o problema afetou todo o lote, não apenas uma única peça fora do padrão.
Etapa 2: Revisar parâmetros de forjamento e tratamento térmico
Em seguida, revisamos o processo de forjamento e tratamento térmico em solução:
-A relação de forjamento foi confirmada em 3:1 min. o que efetivamente refina a estrutura do grão.
-A temperatura do tratamento em solução foi confirmada como sendo pelo menos 1040°C.
-O tempo de transferência do forno para o tanque de resfriamento em água precisava ser muito curto.
-A temperatura da água de resfriamento tinha que ser controlada de forma estável.
-Para controlar o tamanho do grão, o tempo de manutenção não poderia ser excessivo enquanto mantinha a dissolução completa do carboneto.
-O carregamento e empilhamento do forno foram organizados adequadamente para garantir o aquecimento uniforme das peças.
Etapa 3: Introduzir tratamento térmico em forno a vácuo para teste
Em seguida, realizamos uma comparação de teste entre o forno convencional e o tratamento térmico em forno a vácuo. As principais vantagens do processamento a vácuo foram:
-Ambiente de aquecimento limpo e livre de oxigênio.
-Oxidação superficial reduzida.
-Melhor uniformidade térmica em pequenas peças.
O teste mostrou que o tratamento térmico em forno a vácuo ajudou a melhorar a estabilidade da resistência, mas o aumento na resistência de escoamento foi limitado em vez de dramático. Isso indicou que o aquecimento a vácuo poderia melhorar a consistência, mas não era um substituto completo para a otimização do processo.
Passo 4: Ajustar o processo quando a resistência ainda era insuficiente
esquerda
Otimizar ainda mais a rota de fabricação antes de obter um resultado totalmente satisfatório:
-Adicionada deformação de dimensionamento controlada onde permitido.
-Redesenhado a proporção de forjamento e o fluxo de resfriamento pós-forjamento.
-Melhorado o tempo de transferência de resfriamento e o controle da temperatura da água.
-Ajustado o layout de carga do forno para garantir que cada parte recebesse exposição uniforme ao calor.
-Controlar a temperatura final de forjamento para preservar a estrutura de grão fino enquanto mantém a deformação adequada.
-Se necessário, precisaríamos selecionar fornecedores de materiais capazes de fornecer estruturas de grão mais finas e consistentes.
Benefícios para Clientes
- <p>Em vez de modificar apenas um parâmetro do processo, um programa abrangente de otimização da fabricação foi implementado. Ao seguir este plano de validação e melhoria passo a passo, conseguimos obter a resistência ao escoamento satisfatória. O rendimento da nossa produção e a confiabilidade do processo foram substancialmente melhorados. O cliente alcançou:</p>
- Resistência de rendimento estável atendendo à especificação ASTM A182 F316L exigida.
- Melhor consistência de lote e menor dispersão dos resultados dos testes.
- Controle aprimorado da qualidade do tratamento térmico para pequenos corpos de válvulas forjadas.
- Redução do risco de rejeição em aplicações de API e petróleo & gás.
- Um processo de produção mais robusto sem alterar a especificação original do material.
- <p>Em resumo, o resultado bem-sucedido foi alcançado não pela mudança da química do material, mas pela correção da uniformidade do tratamento térmico, controle de resfriamento e estabilidade do processo de forjamento. Quando combinados com parâmetros otimizados de forjamento e tratamento térmico, a estabilidade geral do processo e a consistência das propriedades mecânicas foram significativamente melhoradas. O cliente ficou impressionado com nosso programa de melhoria e determinação em atender aos requisitos finais. Teamco trata cada compromisso como a maior prioridade.</p>