Способ термической обработки сварных труб

до делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ ТРУБИзобретение относится к способам термическо обработки сварных цилиндрических изделйй, в частности электросварных труб большого диаметра, с применением индукционного нагрева.Известны способытермической обработки:5 электросварных труб с применением индукцион ного нагрева, заключающиеся в том, что трубы нагреваются под закалку кольцевым индуктором с последующим спрейерным охлаждением, затем следует нагрев под отпуск и охлаждение на воздухе 111.Недостатком указанного способа является тд, что ударная вязкость зоны сварного соединения после такой термообработки не удовлетворяет требованиям технических условий на трубы.Известен способ термической обработки труб, который приводит к некоторому повышению прочности труб при сохранении их высокой гластичности и способствует в то же время уменьшению изменения размеров труб. Этот способ вклю 2 О чает локальную нормализацию сварного шва и последующую закалку н отпуск всей трубы 21,Недостатки этого способа - отсутствие равно- прочности сварного соединения и основного метелла труб, а также то, что операция локальной нормализации шва требует довольно длительного времени для полного охлаждения щва и, следовательно, между операциями локальной нормализации и последующей объемной термообработкой всей трубы должна быть длительная пауза для медленного охлаждения шва и получения равно. весной структуры в нем, что в современном потоке производства термоупрочнегщьгх труб нецелесообразно с точки зрения производительности и технологичности процесса.Наиболее близким к предлагаемому является способ термообработки труб, в котором предусмотрен локальный предварительный нагрев. сварного шва до некоторой температуры, обеспе чивающий при последующем нагреве кольцевым индуктором всей трубы равенство температуры шва и основного металла. При этом максимальная температура нагрева всей трубы выбирается равной температуре аустенитизации основного металла, Для сохранения геометрических разме. ров трубы в процессе термической обработки предусмотрено калибрующее устройство, одна ютеть которого расположена до кольцевого ин7424 3дуктора, друтая - после охлаждающего устройства 3).Недостатки известного способа - отсутствиеравнопрочности сварного соединения и основного металла труб, а также то, что для сохранениягеометрических размеров труб в. процессе тер 5мообработки применяется сложное и дорогостоящее калибрующее устройство, которое ограничивает производительность процесса термообработки труб. А так как калибровку размеров трубыпроизводят после закалки и отпуска в холодномсостоянии, то в результате деформаций происходит снижение пластических свойств материалатрубы и сварного шва.Цель изобретения - обеспечение равнопрочности сварного шва и основного металла.Указанная цель достигается тем, что первоначально производят локальный нагрев сварногосоединения до температуры 650-750 С (в зависимости от соотношения толщины стенки трубыи глубины проникновения тока в металл), а за.тем сразу же осуществляют нагрев всей трубыкольцевым индуктором до температуры аустенитизации сварного шва 920-1000 С. При этомосновной металл трубы нагревают до температур 25в интервале между Ас, и Асз. По достижениизаданных температур производят закалку труби индукционный нагрев под отпуск. Вследствиеразницы в толщине сварного шва и основногометалла труб, последний нагревается до несколько более высоких температур отпуска,Полная фазовая перекристаллизация металласварного шва и частичная перекристаллиэацияосновного металла трубы при нагреве под закалку, а также некоторая разница в температурах З 5их нагрева под отпуск приводят к получениюравнопрочности по периметру трубы, к достижению повышенной пластичности при достаточновысокой прочности всего металла, к обеспечениювысокой ударной вязкости по всем зонам свар40ного соединения и основного металла трубы,а также к заметному снижению деформаций иповодок термообработанных труб.Экспериментально было установлено, что еслитолщина стенки трубы (О) не превышает горячей глубины проникновения тока в металл(Ьгор), т.е. если бЬгор, то при постоянствеэлектрических параметров время нагрева элемента сечения трубы от Т, (Т, - температура точкиКюри) до Тауст (Тауст температура аустени отизации металла) составляет около 50% общеговремени нагрева этого элемента. Если же о Ь ,то это время увеличивается до двух третей общего времеви нагрева элемента сечения трубы. Исходя из этого и была подобрана температура 55 74 4 предварительного локального нагрева сварногошва, обеспечивающая нужное соотношение конечных температур нагрева шва и основного металла трубы при ее объемном нагреве,Экспериментально также установили, что дляобеспечения равнопрочности основного металлаи сварного шва трубы и получения высокой пластичности при достаточной прочности трубы,температуру нагрева основного металла (в зависимости от марки стали и сварочной проволоки, химического состава стали и соотношения толщин шва и основного металла) выбирают в интервале 770 850 С.Установлено также, что с ростом отношения толщины шва (Бш) к толщине стенки трубы (Зом) при постоянстве подводимой к индуктору мощности, время нагрева элемента сечения тру. бы должно возрастает пропорционально квадрату разницы отношений толщины.Пример осуществления описываемого способа, Согласно предлагаемому способу термическую обработку сварных труб размером 1020 х 9-12 мм из стали марки 17 Г 1 С в зависимости от толщины стенки трубы проводят по режимам, приведенным в табл. 1, следующим образом, Сварное соедине. ние спиральношовной трубы при вращательно. поступательном движении трубы сначала нагревают плоским индуктором, затем оно входит в ."1: кольцевой индуктор, где при постоянной мощности подаваемой на кольцевой индуктор и засчет выбора поступательной скорости перемещения трубы, шов и основной металл нагреваются до разных температур закалки, затем труба входит в охлаждающее устройство, где производится закалка как сварного шва так и основного ме.талла до одинаковых температур. В табл. 2 приведены геометрические размеры и механические свойства шва и основного металла труб термообработанных по предложенному способу, Результаты показывают, что по всем показателям трубы удовлетворяют требованиям технических условий. Использование предложенного способа позво. ляет получить:хорошее сочетание прочностных, пластических и вязких свойств сварного шва и основного металла труб, что повышает эксплуатационную надежность труб в целом и позволяет использо. вать их на рабочее давление до 60 атм;повышение производительности процесса термообработки труб на 10-15% за счет получения на трубах точных геометрических размеров и исключения операций йбследующей калибровки и обрезки торцов труб,742474 Таблица 1 Нагрев шв под закалку, С Диаметр и толщина стенки трубы,мм Нагрев ос.НОВНОГО Предварительный Нагрев шваИ ОСНОВНОГО металла нагревшва, С металла подотпуск, С под закалку, С 600+20 820+20 980+20 1020 х 9 670120 960+20 800+20 610+20 1020 х 10 690+20 610+20 960+20 80 М 20 1020 х 10,5 700+20 940 т 20 790+20 620 т 20 1020 х 12 730+20 Т а б л и ц а 2 Механические свойства Геометрические размеры Диаметртолщинастенки Сварное соединение маметр по от поминали-0 сновной металлрцу, мм ного диаметкгс/мм 2 кгпв/с Ж, фог,0 8,0 ия рмации,при эксперти ки ин рмула изобре инятые во вним Способ термической обработки сварныхвключающий локальный индукционный нсварного шва и последующую закалку ивсей трубы с индукционного нагрева, очающийся тем,что,сцельюобесния равнопрочного сварного шва и оснометалла, сварной шов локально нагреваю650-750 С, а последующий нагрев всей тпод закалку производят до достижениятемпературы 920-1000 С. ысокой частоты в ашиностроение", 1973, е токов 1. Примемашиностр оес. 71-74,агрев отпускт л и еССР У 461955 50 2. кл, Сское свидетельст9/08, 1973. т до рубы швом л. 148 20,Патент США Нф 38043 прототип),19 Заказ 3588/7 Тираж 608 Подписное ИПИ илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4