Способ изготовления труб из низкоуглеродистой стали

Способ изготовления труб из низкоуглеродистой стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

рв 990836

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.05.81 (21 ) 3285611/22-02

Р М К,т з

С 21 0 9/08

С 21 0 8/10 с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 0183, Бюллетень )чо 3

Дата опубликования описания 230183 (53) УДК6 21. 785.

° 79 (088. 8 ) )F с i

lO. П. Гуль, В.A. Хавалджи, В. Н.Данченкру.ф.С.. Вильямс, Л.С.Ляховецкий, Т. В.Малышева И 43, С.Вайа...

j

Днепропетровский ордена Трудового Красного Зиамени „металлургический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии; в частности к способам упрочняющей обработки горя-. чедеформированнык труб из низкоуглеродистой стали.

Известен способ механико-термической обработки низкоуглеродистой стали, включанщий аустенизацию, ускоренное охлаждение до комнатной температуры, при которой производят холодную деформацию на 5-40% с последующим отпуском при 600-700 С длительностью 1 ч и охлаждением на воздухе 1).

Недостатком известного:способа является невозможность его применения для горячедеформированных труб готового размера.

Известен способ изготовления упрочненных труб, включающий горячую прокатку черновой трубы, закалку с использованием тепла прокатного нагрева, нагрев до температуры отпуска с последующей калибровкой или редуцированием .12 ), (3 ) и (4).

Известный способ, хотя и позволяет получить на трубах из углеродис- тых сталей сочетание высоких прочностных и пластических свойств, но требует для реализации создания специ ьного оборудования.

Известен способ изготовления труб из низкоуглеродистых сталей, вклю.чающий закалку черновой трубы с про катного нагрева, нагрев до температуры отпуска 500 650 С и деформацию со степенью 5-154 I.5j.

1О Недостаток известного способа заключается в том, что он неприменим для труб готового размера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ произвсуства бесшовных стальных обсадных труб, включающий последовательное проведение горячей деформации, холодной, деформации (степень деформации 1-45% ) и старение .нри 50-400 С.и правку циклическим знакопеременным изгибом с одновре«. менным вращением, который предлагается использовать в.качестве упрочнякидей обработки (.6 1.

Недостатками известного способа являются невозможность использования его для горячекатанных труб готового размера, поскольку указанный диапазон степеней деформации выходит за пределы минусовых допусков, возможность хрупкого разрушения упроч99083б ненных труб выше комнатной температуры вследствие получения соответствующих температур перехода в хрупкое состояние, что в свою очередь является следствием обработки согласно

1 способу горячедеформированной стали 5 на деформационное старение, необходимость применения специального дефор. мирующего оборудования для осуществления холодной деформации, которое обычно не применяется при производст-fQ ве горячедеформированных труб, Целью изобретения является повышение пластичности и вязкости при сохранении прочностных свойств.

Поставленная цель достигается тем, S что согласно способу, включающему горячую деформацию, холодную деформацию циклическим энакопеременным изгибом с одновременным вращением и отпуск в интервале температур деформационного старения, после горячей деформации трубы нагревают до температуры аустенизации и охлаждают со скоростью 20-80 град/с, а холодную деформацию циклическим знакопеременным изгибом с одновременным вращением осуществляют за 40-70 циклов.

Охлаждение из аустенитного состояния со скоростью 20-80 град/с обеспечивает распад аустенита в нижнем интервале температур перлитного превра-30 щения. Происходящие при этом структурные изменения в совокупности с изменениями структуры на последующих стадиях обработки труб (холодная деформация путем циклического знакопере- 35 менного изгиба с одновременным вращением и стабилизирующий отпуск ) приводят к одновременному существенному повышению прочности и ударной вязкости при сохранении высокой плас-4О тичности, Оптимальная скорость охлаждения иэ аустенитной области зависит от содержания углерода в стали и количества циклов энакопеременных изгибов с вращением при последующей деформации. С повышением содержания углерода и увеличением числа указанных циклов оптимальная скорость охлаждения снижается, например, при использовании минимальйого количества циклов (40 ) при деформации верхняя граница укаэанного оптимального интервала скоростей охлаждения (80 С/с ) соответствует стали с содержанием углерода около 0,1Ъ,. а 55 нижняя граница (20 С/с) — стали с содержанием углерода около О,ЗЪ. Если количество циклов при деформации увеличивается до 70, то оптимальная скорость охлаждения для стали ти- 60 па 10 может быть снижена до 20 град/с, Скорость. охлаждения ниже оптимальной (20 град/с ) снижает прочность и вязкость, термическую стабильность получаемых свойств. 65

Скорость охлаждения выше оптимальной (80 град/c ) понижает пластичность и вязкость и повышает опасность короблемия труб при ускоренном охлаждении.

Со структурной точки зрения оптимальная скорость охлаждения обеспечивает иэмельчение ферритного зерна, диспергирование и равномерное распределение выделений цементита в объеме ферритного зерна и повышение плотности дислокаций и равномерное их распределение.

Холодную деформацию осуществляют путем правки по схеме: циклический знакопеременный изгиб с одновременным вращением в интервале 40-70 циклов..Сумммарная остаточная деформация труб за указанное число циклов не должна быть более О, 8%, т.е. не превышать минусового допуска по диаметру и толщине стенки труб.

Нижний предел указанного интервала циклов обусловлен тем, что только при использовании 40 и более циклов прочностные характеристики стали начинают достаточно заметно. расти по сравнению с термически упрочненным состоянием. Использование более

70 циклов делает невозможным применение предлагаемого способа для горячекатаных труб на готовом размере, так как изменение геометрии труб начинает превышать соответствующий минусовой допуск, одновременно наблюдается снижение пластичности и вязкости не сопровождающееся сколь-нибудь заметным ростом прочностных характеристик, наконец увеличение числа циклов более 70 ведет к неоправданному увеличению длительности технологического процесса обработки труб.

Использование вращения при знакопеременном изгибе способствует более однородной деформации труб по ее длине, периметру и толщине стенки.

Сочетание диспергирования микроструктуры стали при описанной выше операции .ускоренного охлаждения из аустенитной области с особенностями деформации путем знакопеременного циклическorо изгиба с вращением, когда максимальный уровень напряжений остается постоянным, приводит к постепенному "залечиванию" "слабых" участков структуры и, таким образом, к выравниванию дислокационной структуры по объему металла.

Использование затем отпуска в интервале температур деформационного старений позволяет дополнительно увеличить прочностные характеристики стали при получении высокой вязкости и сохранении высокой пластичности, что прямо связано с особенностями дислокационной структуры, указанными выше.

Формирование однородной дислокационной структуры по предлагаемому

990836 способу позволяет также сохранить коррозионную стойкость на уровне неупрочненного состояния, в то время как обычные упрочняющие обработки, например термическое упрочнение, как правило, уменьшают корроэионную стойкость упрочненной стали.

Например, при испытании на атмосферную коррозию образцов, вырезанных из труб марки стали 10, были.получены следующие значения привеса массы $0 образца (дР/q. ), для нормализованных 2. труб привес массы составляет 24 г/и, для термоупрочненных труб — 45 г/м, для труб, упрочненных по предлагаемому способу — 30 г/м . 15

Дополнительным техническим преимуществом предлагаемого способа является, как показало промышленное опробование, возможность осуществления

его на имекщемся технологическом обо- щ рудовании, причем в качестве деформирующих устройств могут быть успешно использованы правильные агрегаты.

Таким образом, представляется

Воз" жность совместить операцию прав- 25 ки как по ее прямому назначению, так. и с целью получения нового комплекса механических свойств горячедеформированных труб на готовом размере, Способ осуществляется следующим образом.

В производственных условиях проводят обработку по предлагаемому способу труб иэ стали 10 размером с 76 3 5 мм на трубах, полученных методом горячей деформации на стаI

35 не 30-102. Трубы укаэанных размеров, длиной 10-12 м, подвергают термической обработке на секционной печи скоростного нагрева с колесным рольгангом по технологии: нагрев до темпе- .40 о ратуры аустениэации 940-960 С, охлаждение с помощью форсуночных водя-ных спрейеров до комнатной температуры со скоростью 40-60 град/с. Термически упрочненные трубы транспортируют к правильному агрегату, на котором осуществляют циклический энакопеременный изгиб с вращением в количестве 60 циклов. Необходимое количество циклов регулируют числом проходов через правильный агрегат, которое в данном случае соответствует двадцати проходам. Обработанные предлагаемым способом трубы подвергают отпуску при 250 С в течение 30 мин.

Для сравнения проводят обработку в лабораторных условиях патрубков, отобранных от укаэанных выше трубстали 10 по известному способу.

Результаты механических испытаний сведены в таблицу.

Как видно ир таблицы, как известный, так и предлагаемый способ, приводит к заметному повышению прочностных характеристик (пределов текучести и прочности }.Однако трубы,обработанные по предлагаемому способу, обладают более высокой пластичностью и, особенно, значительно более высокой ударной вязкостью, в том числе при пониженных температу- . рах, что характеризует возможность использования повышенных прочностных характеристик в конструкциях беэ опасности их выхода иэ строя вследствие внезапного хруйкого разрушения при напряжениях ниже предела текучести.

Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход металла на изготовление труб снижения расхода металла эа счет применения термически упрочненных труб меньшего диаметра и толщины стенки по сравнению с неупрочненными (горячедеформированными ). и v .о

»»о(5«с» а 34 с ф

tI((») m L fh

c" i 9_#_ K

I (I6 (» 1

O l

C I о(од

М1

М 1

O l

Ф 1

Ь» I

X 1

Ф 1

1

1

I (с с

Ct

tA с ь (с .4

tO с

° 1

I Ф I

x o e

» »Ъ

<Ч

»-1 (Ч

%Ч (Ч (Ю (Ч о

» Ч

Ю

1 ь

Ю

tA

1 о

Ц с»((о

»О

tA

I о о

tA ь

»»Ъ

tA

I . C» в

Ю (Ч

С»

С»

Ю

tA

1 о

ОЪ

° Ф

I (1

Ф 1 g c 1

Sxo l x аФФЪу (I (I . I

1 с

ttj

Х до (» » о(:ж

oo(" у о

РЪ

Ю

» »Ъ о »Ъ о

»»Ъ

1 о

Х о,и

>уи

Ю е

»Ч

Ю

tA

5 х 2а о

CO (ь3Е I e алло о цаl-o x

1 3

I lO

1 в

1 а

1 Е<

I

Й 1

Ф»»Ъ 1

v

I

I

1

1

tt(x аФ ф (»

go

1 ьо

»-4

М о

О»X

»((й

О (!( оа

ОМ о о о ( и

I I(1

1 о

I Ф

1 (((1 t»I

I З.1 . 1

1

I

1

1

I

1

I

1

I

I

1 1

l I

I М

1 а

1 Ф

1 Е»

Х 1 (» 1

О 1

О I Х

»б I М а l a

О

OIO

1 Ц

X(o

«3 I Ь»

I Í

l u

1 О

l а

1 О

1 Х

l u

А 3 !

ОФ

ХО X аФ

Ф а (tI L Х ф („- й. 3 о

990836 (с (с с с г(»-1

I I

»Ю Ю с с

»Ч»-» о о

Гс Ю

4(t tA

I 1 о о

»»Ъ ° ( в а о о в а

СЧ»Ч о о

»(Ъ СЧ

990836

Формула изобретения

Составитель A. Секей

Редактор Г.Волкова Техред Т.Маточка КорректорО.Билак

Заказ 61/38 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Способ изготовления труб из низкоуглеродистой стали, преимущественно тонкостенных, включающий горячую деформацию, холодную деформацию циклическим знакопеременным изгибом с одновременным вращением и отпуск в интервале температур деформационного старения, отличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и вязкости при сохранении прочностных свойств, после горячей деформации трубу нагревают до температуры аустенизации и охлаждают со скоростью 20-80 С/с, а холодную деО формацию циклическим знакопеременным изгибом с одновременным вращением .осуществляют за 40-70 циклов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 645970,. кл. С 21 D 1/78, 1976.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 179786, кл. С 21 D 9/08, 1966.

3. "Сталь", 1974, Р 4, с.354-357.

4. "Сталь", 1975, Р 8, с.746-749.

5. Авторское свипетельство СССР

Р 767223, кл. С 21 D 9/08, 1978.

6. Заявка Японии Р 53-114766, 15 кл, С 2 С 23, 1978.