Способ химико-термической обработки труб

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительно вт. св) Приоритет цдарстеенный иомитетсеете Иинистрое СССРо делам изобретенийи отнрытнй.062.5088.8) 278%оллетен".рф 3) Опубликовано5) Дата опублик анри опиеания 04.02." 72) Авторы изобретения м . Г. сельницын, В . А . лупин, т. и. пеняск Г. П. Степанон и Е. Л. Собчук ститу"трубной.1 Уральский научно-исследовательпромышленности явитель ОткИ "тРУВ(54 СОВ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСК П с Э труб путепуч с у 1Изобретение относится к способам химико-термической обработки, в частности высокотемпературной газовой цементации стальных изделий, преимущественно внутренней поверхности труб и может быть использовано для получения поверхности износостойкого слоя.Известно, что при гидротранспорте различнйх абразивных материалов по трубопронодам, трубы по толщине стенки изнашиваются неравномерно, Наиболее неравномерно изнашиваются стенки по окружности трубы. При этом наибольшему износу подвержена нижняя-лежачая стенка. трубы,. а наименьшему - верхняя. Износ боковых стенок имеет промежуточную величину.Вследствие изнашивания нижнейчасти труб, производят поворачивание,трубопровода вокруг его горизонтальной оси на 90, 20, 180 , что требует значительных доПолнительныхкапитальных затрат.Поэтому, с целью выравниванияизноса по периметру трубы,целе" сообразно при гидротранспорте сыих материалов применять трубытолщенной 1 нижней (лежачей) стен кой. Это позволит увеличить срокслужбы труб, работающих н условияхабразивного изнашивания, и устранитнеобходимость понорачинания трубопроводов вокруг оси.Иэнестен способ изготовления трубовального сечения с утолщенной вдва раза нижней стенкой Що этому способу утолщение нижнейтенки осуществляется эа счет прикрепления при помощи болтон к нижней части трубы стальных желсбчатыхвкладышей. Затем верхняя и нижняячасти труб сваринаются между собой. Однако зти трубы не нашли практи"ческого применения, вниду их высокойстоимости и большого веса. Кроме тогб,экономия от унеличения долговечности труб сложного профиля оказалось20:ниже дополнительных затрат на ихизготовление, и эксплуатационныхрасходов. Поэтому изготовление трубс утолщенной нижней стенкой вышеуказанным способом является эконо"мически нецелесообразны, ввиду ихвысокой стоимости, большой металлоемкости и трудности изготовления.кономически выл однее иэготовлятвы с утолщенной нижней стенкойм наплавки ,йеравиомерного по,зующийся жидкий высокоуглеродистыйсплав, эа счет центробежных сил,возникающих при вращении трубы, будет принимать правильную геометрическую форму внутренней цилиндрической поверхности относительноосн вращения. Но так как, в предлагаемом способе ось Овращения трубы смещена относительноее геометрической оси О-О на величину д , то образующийся в процессе науглероживания металла трубы высокоуглеродистый жидкийсйлав, эа счет центробежных силпри вращении трубы будет приниматьправильную цилиндрическую внутреннюю поверхность относительно смещенной оси 01 -01 вращения трубы.Вследствие этого, оплавлейныйслой после его кристаллизации,будет иметь неравномерную по периметру, трубы толщину: минимальнуюв верхней части трубы и максимальную вв нижней. Толщина оплавленного слоя боковых стенок имеетсреднюю величину. Максимальная тол,щина оплавленного слоя образуется на стенке трубы наиболее удаленной от Оси 0 " 01 вращениятрубы, аминимальная - на стенкутрубы наиболее близко расположеннойк оси вращения.На фиг.1 изображена. труба, вкоторой осуществляется предлагаемыйспособ; на фиг. 2 - сечение трубыпосле окончания обработки.Труба .для осуществления предлагаемого способа содержит вращающиесяконусы 1 и 2, индуктор 3, спреер 4,оплавленный слой 5, факел, б (сгорание отработанного газа) .Осуществление предлагаемого способа производится в следующей последовательности,Труба диаметром 168 мм с толщиной стенки 10 мм и длиной до двухметров, изготовленная из малоуглеродистой стали, устанавливаетсямежду двумя специальными эксцентричными конусами 1 и 2 таким образом,чтобы ось 01- 0 вращения трубы быласмещена относительно продольной оси0 - О трубы на величину дравную половине разности максимальной и минимальной толщины наплав -ленного слоя. 10 15 Нагрев деталей осуществляется с щпомощью индуктора, который вводится во внутрь упрочняемого изделия.После того, как обрабатываемая поверхность нагревается до высокойтемпературы, при которой происходитЯ 5интенсивное ее науглероживание иоплавление, индуктор перемещаютвдоль оси изделия, последовательноупрочняя отверстие по высоте,Недостатком известного способа 30является то, что применяя егоневозможно получить на внутреннейповерхности трубы .неравномерногопо толщине наплавленного слоя извысокоуглеродистого сплава, Это 35объясняетсп тем, что образующийсяв процессе науглероживания и оплавления жидкий высокоуглеродистыйсплав, за, съет центробежных сил,возникающих при вращении детали,стремится принять правильную геометрическую форму внутренней цилиндрической поверхности относительнооси вращения. Поэтому при вращениитрубы вокруг ее оси полученный наплавленный слой будет иметь неравномерную по периметру трубы толщину.Целью изобретения является получение трубы с утолщенной ассиметричной стенкойЭто достигается тем, что оплавление металла внутренней поверхноститрубы осуществляют при непрерывномцентробежном вращении ее вокруггоризонтальной оси, смещенной относительно продольной оси трубы на величину, равную половине разности максимальной и минимальной толщиныоплавленного слоя,В процессе нагрева заполненнойуглеродсодержащим газом до температуры 1250-1300 С происходит интенсивное науглероживание и расплав,ление металла ее внутренней поверхности равномерно по всему периметру трубы на определенную глубину. Обра- б 5 периметру слоя иэ иэносостойкого сплава на внутреннюю поверхность труб из малоуглеродИстых сталей.Существующие способы наплавки хотя и экономичнее, но не обеспечивают получение на внутренней поверхности трубы неравномерного по толщине наплавленного слоя с гладкой поверхностью.Известен .способ химико-термической обработки иэделий, состоящий в нагреве упрочняемых . поверхностей токами высокой частоты до температуры оплавленияих в углерод- содержащих средах., при вращении детали вокруг вертикальной оси со скоростью 3000-3500 об/мин, и последующего ее охлаждения водой из спреера 3 Установленная таким образом труба приводится во вращение вокруг смещенной горизонтальной оси 0 т- от вращения со скоростью 800-850 об/мин, Через отверстие в конусе 2 во внутрь трубы непрерывно подается углеродсодержащий газ под давлением 1,5-2 атм и осуществляется нагрев трубы токами высокой частоты, с помощью кольцевого индуктора 3, до591528 формула изобретения 0 НИИПИ Заказ 541/24 Тираж 117 Подписцо л ППП ффПатецт, г. Ужгород, ул. Проектная,температуры 1250-1300 С. При этойтемпературе . находящийся внутри трубы углеродсодержащий газ диссоциирует с образованием атомарногоуглерода. Обработанный газ выходитиз трубы через отверстие в конусе1 и сгорает на выходе, образуя факел 6. Атомарный углерод диффундирует в нагретый металл внутреннейповерхности трубы, тем самым науглерожиаая ее до концентрации,при которой происходит оплавлениеэтого металла. Жидкий высокоуглеродистый сплав, за счет центробежных сил, при вращении трубывокруг оси 01 - От , смещеннойотносительно продольной оси 0-0трубы, образует на ее внутреннейповерхности неравномерный по периметру слой оплавленного металла 5,После образования на внутреннейповерхности трубы слоя жидкоговысокоуглеродистого сплав, индуктору 3 сообщается продольное перемещние вдоль трубы со скоростьюобеспечивающей последователь ное расплавление металла вцутренней поверхности трубы по всейдлине. При выходе иэ ицдуктора 3 труба охлаждается водой из кольцевого спреера 4. Осуществляя непрерывно- последовательное перемещение индуктора 3 относительно трубы, непрерывно пропуская внутри ее науглероживающий газ и осуществляя ее вращение вокруг смещенной горизонтальной оси 01 в О возможно получить на внутренней поверхности трубы по всей ее длине неравномерный по ее периметру сплавленный слой 5 из износостойкого высокоуглеродистогосплава. Оплавленный металл внутреннейповерхности трубы, полученный в 5 результате химико-термической обработки, имеет ледебуритную структуру, содержащую более 4% углерода и обладающую высокой износостойкостью, близкой к иэносостойкости ли ых тверг 0 дых сплавов. Способ химико-термической сбработки труб, включающий нагрев токамивысокой частоты до температурыоплавления упрочняемсй поверхностив углеродсодержащих средах прц цепре,0 рывцом центробежном вращении трубывокруг горизонтальной оси и последующее охлаждение, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью полученияутолщенной асиглметричцой стенки трубы, оплавлецие металла. внутреннейповерхности трубы осуществляют принепрерывном центробежном вращенииее вокруг горизонтальной оси,смещенной относительно продольной30оси трубы на величину, равнуюполовине разности максимальнойи минимальной, толщины оплавленного слоя,Источники информации, принятыево внимание при экспертизе:Зг 1, Гидравлическая добыча угля,Р 10, 1963, с, 41-42, 47-48.2. С . П . ТурчаниновДолговечность гидротранспортных трубопроводов, Недра, М., 1973,с. 5940 67.3. Авторское свидетельство СССРГГ 397563, кл. С 23 С 9/00, 17.09.73.