Niezależnie od przyjętego procesu obróbki cieplnej, czy to normalizacji, wyżarzania, odpuszczania, hartowania czy innych, rury stalowe przechodzą podstawowe procesy nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia podczas obróbki cieplnej, z których wszystkie mogą prowadzić do wad rur. Wady obróbki cieplnej rur stalowych obejmują przede wszystkim niezadowalającą mikrostrukturę i właściwości, wymiary ponadwymiarowe, pęknięcia powierzchni, zarysowania, silne utlenianie, odwęglenie, przegrzanie lub przepalenie, a także utlenianie powierzchni podczas obróbki cieplnej gazem ochronnym.
Niezadowalająca mikrostruktura i właściwości rur stalowych: Podczas obróbki cieplnej nieprawidłowe temperatury nagrzewania, nierozsądne czasy namaczania lub nadmiernie szybkie lub wolne tempo chłodzenia mogą spowodować, że właściwości rur stalowych nie będą spełniać wymagań. Aby temu zaradzić, po pierwsze, podczas formułowania procesu nagrzewania, istotne jest dokładne rozważenie wpływu pierwiastków stopowych w stali, temperatur nagrzewania oraz pierwotnej mikrostruktury i wymiarów na przemianę austenityczną stali. Po drugie, należy ustalić temperaturę nagrzewania do obróbki cieplnej rur stalowych na podstawie diagramu równowagi żelazo-węgiel. Po trzecie, należy wyjaśnić metodę obróbki cieplnej, temperaturę nagrzewania, temperaturę odpuszczania i tempo chłodzenia. Po sformułowaniu planu procesu należy go zweryfikować poprzez produkcję małoseryjną przed rozpoczęciem produkcji masowej.
Niezadowalające wymiary rur stalowych: Po obróbce cieplnej wymiary rur stalowych mogą w niektórych przypadkach ulec znacznym zmianom, w tym zmianom średnicy zewnętrznej, owalności i wygięcia. Zmiany średnicy zewnętrznej często występują podczas hartowania, ponieważ pierwotna mikrostruktura przekształca się w martenzyt i bainit, co powoduje zmiany objętościowe, które zwiększają średnicę zewnętrzną. Aby zmniejszyć tę zmianę, często dodaje się proces kalibrowania po etapie odpuszczania. Zmiany owalności występują zazwyczaj na końcach rur stalowych, głównie z powodu długotrwałego nagrzewania w wysokiej temperaturze cienkościennych rur o dużej średnicy. Aby zapobiec zmianom owalności, kluczowe jest zapewnienie rozsądnego systemu grzewczego. Nawet przy rozsądnym systemie grzewczym, jeśli stosunek D/S jest zbyt duży, może to spowodować „zapadnięcie się” rury, co skutkuje „nieokrągłym” końcem. W takich przypadkach zapewnienie, że rura stalowa obraca się podczas nagrzewania, może zapobiec temu problemowi.
Na gięcie wpływa wiele czynników, przede wszystkim nierównomierne nagrzewanie i chłodzenie, zwłaszcza niespójne szybkości chłodzenia wzdłuż przekrojów podłużnych lub poprzecznych podczas hartowania. Zasadniczo wygięte rury stalowe można prostować za pomocą prostownicy.
Pęknięcia powierzchniowe w rurach stalowych: Nadmierne naprężenia cieplne podczas obróbki cieplnej mogą powodować pęknięcia powierzchniowe w rurach stalowych, głównie z powodu zbyt szybkich szybkości nagrzewania lub chłodzenia. Podczas nagrzewania grubościennych rur stalowych ze stopu, jeśli temperatura pieca jest zbyt wysoka, szybkie nagrzewanie rury po wejściu do pieca może spowodować znaczną różnicę temperatur między powierzchnią a wewnętrznymi metalami, generując naprężenia cieplne. Gdy naprężenia te osiągną ostateczną wytrzymałość materiału na rozciąganie, pojawiają się pęknięcia powierzchniowe.
Ze względu na charakter hartowania, prawdopodobieństwo pęknięć powierzchniowych jest stosunkowo wysokie podczas hartowania metalograficznego rur stalowych. Obecność wtrąceń niemetalicznych, segregacja składu i segregacja mikrostrukturalna w rurach stalowych może zwiększyć prawdopodobieństwo pęknięć hartowniczych. Aby złagodzić pęknięcia obróbki cieplnej w rurach stalowych, z jednej strony konieczne jest opracowanie systemów ogrzewania i chłodzenia specyficznych dla rodzaju stali, wybierając odpowiednie media hartownicze. Z drugiej strony, hartowane lub wyżarzane rury stalowe powinny być szybko obrabiane w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych.
Zadrapania i siniaki na powierzchni rur stalowych: Te wady powstają głównie podczas nagrzewania w piecu lub po nagrzewaniu, w obrębie sprzętu hartowniczego lub podczas transportu przenośnikiem rolkowym, z powodu kolizji lub otarć między rurą stalową a narzędziami lub przedmiotami obrabianymi. Aby zapobiec tym wadom, zapewniając jednocześnie normalną pracę sprzętu grzewczego, należy zminimalizować względną prędkość poślizgu między rurami stalowymi, przedmiotami obrabianymi, narzędziami i rolkami, zmniejszając tym samym ryzyko kolizji.
Podsumowując, niezależnie od tego, czy chodzi o nagrzewanie kęsów przed perforacją dla gorącowalcowanych rur stalowych bez szwu, ponowne nagrzewanie rur surowych przed wymiarowaniem (redukcją) po walcowaniu lub pośrednie wyżarzanie rur stalowych walcowanych na zimno (ciągnionych), niewłaściwa konstrukcja i kontrola parametrów procesu nagrzewania może prowadzić do wad jakościowych, takich jak nierównomierne nagrzewanie, utlenianie, odwęglenie, pęknięcia nagrzewania, przegrzanie lub przepalenie w kęsach (rurach stalowych), co ostatecznie wpływa na jakość rur stalowych. Dlatego też konieczne jest wzmocnienie kontroli jakości we wszystkich aspektach nagrzewania kęsów (rur stalowych).
