Оксидна окалина – заклятий ворог продуктивності труб з нержавіючої сталі. Після утворення шару окалини на гарячій заготовці або оболонці труби виникає кілька проблем: виснаження хрому на поверхні сталі, поява осередків точкової корозії після травлення, вкроплені частинки окалини, що викликають щілинну корозію, та додаткове шліфування або витрата кислоти для відновлення чистого покриття. В теплообмінниках, капілярах інструментальних приладів або трубках каталітичного риформінгу ці мікроскопічні дефекти призводять до реальних витоків або передчасної заміни.
Оскільки окалина утворюється переважно під час нагрівання заготовки, будь-який спосіб гарячої обробки, що обмежує час витримки або захищає поверхню, має значну перевагу в якості. Саме тут порівняння між пірсингом та гарячим екструдуванням стає ключовим.
Як формується накип і чому це важливо
Нержавіюча сталь стійка до корозії в процесі експлуатації, оскільки її поверхня покрита тонкою, здатною до самовідновлення плівкою Cr₂O₃. Коли заготовку нагрівають до 1150–1250 °C в окислювальній атмосфері, кінетика зростання змінюється. За лчені хвилини утворюється товста багатошарова окалина з оксидів, багатих на залізо, хром і марганець. Кисень проникає через межі зерен, хром витягується з аустенітної матриці, а під окалиною з’являються мікропорожнечі. Після деформації ці порожнечі можуть перетворитися на лінійну піттингову корозію або міжзеренну корозію павутинного типу.
Для труби, призначеної для транспортування середовища з високим вмістом хлоридів або перегрітої пари, будь-які залишкові відкладення накипу стають осередком корозії, і це скорочує термін її служби.
Профілі нагрівання: пірсинг проти екструзії
Прошивні станки потребують ретельно просочених заготовок, оскільки центральна частина повинна досягти пластичності, необхідної для утворення тріщин та розширення пробки. Типовий цикл:
- Газова обертова піч
- Час витримки 45–60 хв (заготовка Ø 200 мм)
- Атмосфера печі ≈ 21 % O₂ + продукти згоряння
Швидкість утворення окалини зростає експоненціально після перших 15 хвилин; через 45 хвилин поверхнева окалина може становити 0,25–0,35 мм з кожного боку. Оператори розпилюють засіб для видалення окалини на заготовку безпосередньо перед пірсингом, але осередки оксиду часто залишаються, особливо в поверхневих заглибленнях.
Екструзія, навпаки, передбачає попереднє свердління заготовки, після цього внутрішній та зовнішній діаметр покривають боросилікатним склом та використовують індукційні або короткі тунельні печі:
- Індукційна нагрівальна котушка або компактна крокуюча балка
- Нагрівання 8–12 хв (однаковий діаметр)
- Заготовку спочатку нагрівають, і лише після досягнення температури формування її покривають розплавленим склом, що зменшує тертя та захищає поверхню від окислення.
- Поверхня захищена плівкою розплавленого скла (μ ≈ 0,08)
Скло одночасно зменшує тертя та діє як кисневий бар’єр; фактичне зростання оксиду зазвичай становить < 0,05 мм, більша частина його залишається всередині скла та відшаровується після екструзії. Оскільки корисна температура зберігається, заготовку можна екструдувати приблизно за 4 с, залишаючи мало часу для утворення вторинної окалини.
Коли варто використовувати пірсинг
Пірсинг залишається основним методом для великих обсягів котельних, труб для нафто-газової промисловості та трубопровідних марок сталі, де цільовий вміст Ra поверхні є помірним, а подальше шліфування або хонінгування є прийнятним. Для нержавіючої сталі серії 300 з товстими стінками (> 8 мм) та менш суворою чистотою внутрішнього шару вартість тонни нижча, а видалення окалини стає керованим етапом після обробки.
Висновок
Окалина та окислення – це не лише естетичні проблеми, вони визначають стійкість до корозії, зварюваність та механічну стаільність. Оскільки екструзія мінімізує час перебування заготовки в печі та захищає її склоподібним мастилом, вона подовжує термін служби труби з чистішою, багатою на хром оболонкою. Незалежно від того, чи включає кінцеве використання ультрагігієнічні контрольно-вимірювальні лінії, дуплексні або аустенітні теплообмінники, тонкостінні та середньостінні конденсаторні трубки для хлоридних середовищ, прецизійні гідравлічні контури, критично важливі для безпеки компоненти автомобільного палива та вихлопних систем, або навіть заготовки для машинобудування, де приховані включення збільшують витрати на повторну обробку, ця перевага поверхні виявляється вирішальною в широкому спектрі виробництва. Пірсинг грає важливу роль для труб розмірів, поширених на глобальному ринку, у той час як у випадках, коли максимальна цілісність поверхні та запас на корозію не підлягають обговоренню, перевага. на боці екструзії.
