Способ производства сварных труб

Способ производства сварных труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: трубостроение, энергетическое и химическое машиностроение, при производстве сварных труб. Сущность изобретения: в трубосварочном стане производят формовку и сварку продольного шва трубы, при этом формируют усиление общей толщиной более 1,7толщины стенки трубы. После этого усиление механически обрабатывают до общей толщины, равной 1,2-1,7 толщины стенки трубы, с плавным переходом к основному металлу и производят горячую деформацию оставшейся части усиления до толщины стенки трубы. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800482/08 (22) 11.03.90 (46) 23,07.92. Бюл. М 27 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) А.И.Горбовицкий, Ю.И,Пашков, В.И,Суворов, M.À.Ñìèðíîâ и В.А Протопопов (56) Авторсткое свидетельство СССР

М 491451, кл. В 23 К 29/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 904304, кл. С 21 08/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1224035, кл. В 21 С 37/08, 1984.

Изобретение относится к металлургии; а именно к производству злектросварных труб.

Трубы, сваренные дуговыми способами сварки, имеют усиления наружного и внутреннего шва. Особенность труб, сваренных высокочастотной сваркой (ВЧ С), заключается в наличии только внутреннего грата; так как наружный грат удаляют механическим путем в линии сварочного стана. Суммарная величина усиления наружного и внутреннего шва может быть равной и даже превы-. шать толщину стенки трубы. Суммарная величина образующегося в линии стана наружного и внутреннего грата труб ВЧС также мажет превышать толщину стенки трубы.

Кроме того, электросварные трубы в зоне сварйого соединения имеют структурную неоднородность, которая обусловлена неодинаковыми условиями нагрева и охлаждения трубы, При дуговой сварке основной

„„5U,, 1748979 А1 (з1)ю В 23 К 31/02, В 21 С 37/08//

// В 23 К 101:06

2 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ

ТРУБ (57) Использовайие; трубостроение, энергетическое и химическое машйностроенив, . при производстве сварных труб. Сущность изобретейия: в трубосварочном стане Ilpoизводят формовку и сварку продольного .шва трубы, йри этом формируют усиление общей толщиной более 1,7толщины стенки трубы.

После этого усиление механически обрабатывают до общей толщийы, равной 1,2-1,7 толщины стенки трубй, с плавным переходом к основному металлу и производят горячую деформацию оставшейся части усиления до толщины стейси трубы. 2 табл.. металл имеет деформированную структуру, шов — литую. При ВЧС сварной стык представляет собой так называемую "светлую полоску", имеющую сложное. строение.

Однако структурная неоднородность в зоне сварного соединения приводит к существенной механической неоднородности., ©©

При этом ударная вязкость шва ниже, чем у 0 основного металла, может наблюдаться не- . «4 достаточная стабильность качества сварно- . 0

ro соединения. Эти недостатки не всегда удается устранить, используя термическую, обработку. .!

Известен способ термомеханической обработки сварных соединений, заключающийся в пластическом деформировании зоны сварного шва после сварки в горячем состоянии путем образования волнистой поверхности, которую сглаживают последующим обжатием.

1748979

20

50

55 динения

Недостатки способа заключаются в том, что для его осуществления требуется предварительное удаление грата, сложная схема . деформирования не обеспечивает однородность напряженно-деформированного состояния металла шва отсутствуют данные о температурно-деформационных параметрах, обеспечивающих формирование оптимального комплекса механических свойств сварного соединения.

Известен также способ изготовления сварных труб, включающий формовку, сварку трубнйх заготовок, йагрев сварного сое динения до температуры горячей деформации, деформацию шва со степенью

10-40ь и объемную термическую.обработку труб, Недостаток способа заключается в том, что деформация на 10-407 не обеспечивает раскатки валиков усиления шва до уровня основного металла, что сохраняет концентрацию напряжений в околошовной зоне и интенсифицирует процесс коррозии в зоне под действием транспортируемых йродуктов, Кроме того, данный способ не обеспе чивает выравнивания механическйх свойств сварного шва и основного металла и требуемого повышения ударной вязкости.

Йаиболее близким техническим решением, является способ производства сварных труб большого диаметра. Способ осуществляют следующим образом. При подготовке продольных кромок листов под сварку в холодном или горячем соСтоянии производят утолщение металла в прикромочной зоне на 15 — 40%. Затем выполняют формовку листов в трубные заготовки, их сборку и дуговую сварку, локальный нагрев зойы сварных соединений и их прокатку, в процессе которой это утолщение раскатывают до уровня толщины осйовного металла труб.. Способ увеличивает эксплуатационную надежйость сварных труб путем повышенйя ударнои вязкости металла сварных соедин е ний, Недостаток известного способа заключается в том, что он не устрайяет йолностью геометрическую неоднородность сварных

: соединений труб из-за образования концентраторов напряжений в околошовной зоне при раскатке внутренйего грата, не обеспе чивает стабильность механических свойств; гребует дополнительнйх энергозатрат для формйрования утолщейия металла листа в прикромочной зоне. Кроме того, предварительное утолщение кромок листа. вследствие пластических деформаций привбдит к искажению йсходной структуры, механических свойств и значительному снйжению вязких свойств исходного металла,"что требует при дальнейшей обработке сварного соединения дополнительных технических мероприятий и материальных затрат на восстановление исходных свойств кромки листа.

Цель изобретения — снижение трудоемкости обеспечения стабильности механических свойств, Сварное соединение, полученное дуговой или высокочастотной сваркой, имеет ге.о метрическую неоднородность, и в зависимости от угла перехода от основного металла к усилению шва или грату коэффициент концентрации напряжений варьирует от 1 5 до 2. После раскатки усилений шва до их полного удаления без уменьшения толщины стенки в месте перехода от основного металла к шву за счет обжатия возможно образование острого концентратора типа трещины с радиусом в вершине менее 0,1 мм и коэффициентом концентрации 4 и более. Это приводит к существенному снижению несущей способности трубы.

Степень обжатия определяется высотой

25 внутреннего грата, вследствие чего благоприятное влияние пластической деформации на свойства сварного соединения зависит от соотношения высоты грата и толщины стенки трубы. При значительной толщине стенки трубы и недостаточной высоте внутреннего грата возможно улучшение структуры шва только на определенную inyбину от внутренней поверхности трубы, Согласно предлагаемому способу неполное удаление наружного и внутреннего усилений шва или грата перед нагревом под пластическую деформацию позволяет в зависимости от толщины стенки, трубы и марки стали выбирать оптимальную степень

40 деформирования для получения качественной структуры сварного соединения и повышения его механических свойств, обеспечивает минимальное отклонение степени обжатия по длине трубы от оптималь45 ного значения при деформировании сварного шва следствие выравнивания размеров грата после его частичного удаления.

Кроме того, в процессе удаления части наружного и внутреннего усилений шва устраняется геометрическая неоднородность между швом и основным металлом, что уменьшает вероятность появления в околошовной зоне трещиноподобного дефекта после пластического обжатия сварного соеДанный способ позволяет также, варьируя соотйошение величийы остатков наружного и внутреннего грата, изменять расйределение деформаций шва по толщине стенки трубы и тем самым регулировать

1748979

20, щим образом. 25

35 металлом трубы и гратом и чтобы величина 40 трубы 36;

50 механические свойства металла сварного соединения по толщине стенки трубы, получая более высокие свойства на наружной или на внутренней поверхности, либо одинаковые свойства по всей толщине в эависимости от условий эксплуатации трубы

Предлагаемый способ производства сварных труб позволяет увеличить эксплуатационную надежность сварных соединений, устранить геометрическую неоднородность сварных соединений, повысить их ударную вязкость в 1,2 — 1,6 раза эа счет обеспечения стабильности механических свойств по длине шва; увеличить ударную вязкость околошовной зоны сварных соединений труб в

1,5 — 3 раза, снизить дополнительные энергоэатраты за счет исключения формирования утолщения металла листа в прикромочной зоне, обеспечить использование труб, сваренных высокочастотной сваркой, в трубопроводах ответственного назначения;

Способ производства сварных труб размером 530х7,0 мм осуществляют следуюШтрипс из низколегированной стали

17Г1С отправляют на участок формовки трубоэлектросварочного агрегата. После формовки осуществляют сварку трубы на ТЭСА

"203-530" со скоростью сварки 0,58 м/с, Остальные режимы сварки: мощность — 1250

КВт; ток — 1,15 КА; напряжение — 0,78 кВ; частота — 10 кГц: осадка в сварочном калибре — 0,004 м. При этом суммарная величина наружного и внутреннего грата колебалась от 2,8 до 6 мм, Далее снимают наружный и внутренний грат механическим путем илй с помощью кислородного дутья. так, чтобы получить плавный переход между основным суммарного остатка грата составляла 2070 от толщины стенки для обеспечения оптимальной для данной марки стали и толщины стенки трубы степени деформации.

Например, после снятия грата кислородным дутьем величина суммарного остатка составляет 2,5 мм, что соответствует постоянной по длине шва степени деформации после раскатки остатков до толщины стенки

Локальный нагрев эоны сварного соединения до температуры 1030 С производят" высокочастотным индуктором мощностью 400 кВт, подстуживают сварное соединение до температуры 850 С, Деформацию сварного соединения производят двумя бочкообразными роликами при движении трубы относительно роликов со скоростью 4,4 м/мин до полной раскатки остатков грата без уменьшения толщины стенки трубы. Охлаждение осуществляют на воздухе, что обеспечивает превращение горяче5 деформированного аустенита.

Опытную партию труб из стали 17Г1С

:исследуют на темплетах размером 150х150

: мм, вырезанных иэ зоны сварного соединения труб, с целью определения величины суммарного остатка грата, обеспечивающей высокие и стабильные значения ударной вязкости шва и околошовной зоны по длине трубы после полной раскатки остатков гра та.

5 Ударная вязкость шва и околошовной зоны на расстоянии1-3 мм от центра шва опытных темплетов на образцах с круглым надрезом при температуре- испытаний минус 40 С в зависимости от суммарной величины остатков грата и соответствующей степени деформации приведена в табл, 1.

Полученные результаты используют при изготовлении опытной партии труб размером 530х7,0 мм иэ стали 17Г1С.

Ударная вязкость шва и околошовной зоны труб на образцах с круглым надрезом при температуре испытаний минус 40 С приведена в табл. 2.

В этом случае величина ударной вязкости шва в 4 — 8 раэ, а околошовной зоны — в

2-10 раз превышает ударную вязкость исследованных зон в исходном состоянии и в

4,5 — 8,5 раз требования ГОСТ 20295-85 к сварным соединениям труб, изготовленных электродуговой сваркой (0,196 МДж/м ). г

Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить стабильность качества сварного соединения и околошовной зоны по длине электросварных труб и снизить трудоемкость и дополнйтельные знергозатраты за счет исключения фор мирования утолщения металла листа в прикромочной зоне.

Формула изобретения

5 Способ производства сварных труб; при котором производят формирование трубной заготовки, сварку продольного шва с образованием усиления с наружной и внутренней сторон, нагрев.и горячую деформа. цию усиления, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и обеспечения стабильности механических свойств, сварку производят с формированием усилейия общей толщиной более 1,7 толщины

5 стенки трубы, а перед горячей деформацией усиление механически обрабатывают до общей толщины 1,2 — 1,7толщины стенки трубы с плавным переходом до усиления к стенке.

1748979

Таблица 1

П р и м е ч а н и е. 1, Темйература нагрева темплетов перед деформацией 1000 С; темпера ура горячей деформации 850 С.

2. В числителе приведены минймальйые и максимальные значения ударной вязкости по 6-10 образцам. а знаменателе — средние значения.

Таблица 2 Составитель Н.Полевова

Редактор И.Ванюшкина Техред M.Mîðãåíòàë Корректор O,Êóíäðèê

Заказ 2551.; " " 1 ираж . :: - . " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенйям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101