Способ изготовления высокопрочных труб

Союз Советскик Социалистических республик(22) Заявлено 0701 ЯО (21) 2866684/22-02с присоединением заявки Йф -(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУБ где С - средняя скорость нагрева,град/с.В условиях Азербайджанского. трубного завода им. В.И.Ленина в опытНом порядке осуществлен и испытан предлагаемый способ по сравнению с Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано при производстве труб нефтяного сортамента, например высокопрочных труб бурильных установок с приваренными замками.Известен способ изготовления высокопрочных труб, заключающийся в том, что к трубам приваривают соединительные замки, а трубу в зоне сварки подвергают закалке с последующимотпуском Ц .Недостатком данного способа является то, что при имеющих место скоростях нагрева, обеспечивающих только 15 нормальное проведение сварки и произвольно выбранных интервалах времени между концом нагрева и началом интенсивного охлаждения при закалке не обеспечиваются необходимые механичес кие свойства, например, прочность и структура, по всей длине сварного соединения. Это объясняется тем, что на границах сварного соединения, в зонах термического влияния возникают два участка разупрочнения 10-15 мм шириной (по одному с каждой стороны) Крометого, прочность эоны сварного соединения лимитируется максимально возможными показателями, которые 30 обеспечиваются влиянием термических, температурно-временных условий обработки этой зоны. При условии требований к трубам эти максимальные показатели часто могут быть недостаточными.Цель изобретения - улучшение механических свойств и структуры изделия, повышение прочности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления высокопрочных труб зону сварного соединения в процессе нагрева под закалку, начиная с температуры, соответствующей точке Ас, подвергают допол" нительному сжатию со степенью дефор. мации 10-20, причем этот нагрев осуществляют со скоростью не менее 40-80 град/с, а закалку начинают не позде, чем через промежуток времени, определяемый соотношениемй 1 Щ -С8+ 10)известным способом производства. Изготовлению и испытанию подвергаются опытные бурильные трубы из стали 36 Г 2 С с размерами 127 х 9 мм , длино 1.12 мм.Сначала трубные заготовки были термоупрочнены (закалены и отпущены). 5 В результате получена партия термоупрочненных заготовок категории прочности Л , подготовленных к приварке замков из стали 40 ХН.По известному способу процессО изготовления высокопрочных труб включает приварку замков электроконтактностыковым методом на машине МСТ, а зону сварного соединения охлаждают водой. 15Отпуск зоны сварного соединения осуществляют в отдельно стоящем индукторе.Анализ механических свойств и структры изделия в зоне сварного 20 соединения показывает, что по границам зоны на переходе от холодного металла к разогреваемому появляются два разупрочненных участка, которые обнаружены как по анализу микроструктуры металла, так и по данным механических испытаний образцов на растяжение.Свойства металла на раэупрочненных участках характеризуются.6 =70-75 кг/мм, б= 52-58 кг/мм,о 16.Структура ферритово-перлитная,зерно 8-9 баллов.Прочность этих участков ниже проч.ности эоны сварного шва и основногометалла на 2 категории (по ГОСТ631-75) . Это явление разупрочнениясвязано с распространением теплаиз зоны сварного шва в пограничные 4 фучастки, которые за счет теплопроводности не успевают прогреться дотемпературы выше точки Ас и впоследствии подвергаются ускоренномуохлаждению при более низких температурах.По предложенному способу процессизготовления высокопрочных трубвключает то, что приварку замковосуществляют по двум вариантам, испытывая два используемых в промышленной практике метода, приварку трением на машине МСТ,01 и приварку электроконтактным методом на машине МСТразогревая зону сварногосоадинения со скоростью более 540 град/с,Процесс ведут следующим образом.Зону сварного соединения разогревают перед проковкой до максимальныхтемператур в месте стыка 1150, 401200, 1300 фС со средней скоростью30, 40, 50, 60 , 80 град/с.Начиная с температуры в месте стыка, соответствующей точке АСи припоследующем разогреве, зону стыка 5 сварного шва подвергают дополнительному (большему, чем это требуется только при сварке) сжатию со степенью деформации 5, 10, 20, 30. Последующее охлаждение сварного соединения йроизводят струями воды, поддерживая скорость охлаждения30 град/сПри испытаниях варьируется величина промежутка времени ЬС между окончанием нагрева перед проковкой и началом интенсивного охлаждения 4, 5, 7, 10, 20 с, После приварки замков и термоупрочнения зоны сварного соединения (закалка от местного сварочного нагрева плюсотпуск в отдельно стоящем индукторе) последняя во всех случаях подвергается металлографическому анализу и механическим испытаниям.Равнопрочность в зоне сварного соединения, а, следовательно, и по всей длине достигается только при условии ьс 5 - 10 с при С = 50 80 град/с, иь=4 - 5 с при С ф 40 град/с.При нагреве со скоростью 30 град/с даже немедленное (без проковки деталей) интенсивное охлаждение стыка приводит к образованию участка разупрочнения.Наилучшие показатели по свойствам сварного соединения и равнопрочности по всей длине достигнуты при допалнительном (большем, чем это требует только для сварки) сжатии зоны сварного соединения со степенью деформации металла 10-20.Исходя из приведенных данных, необходимыми условиями получения равнопрочности в зоне сварного соединения, кроме дополнительной деформации, является соблюдение условийС40 град/с (1) и эмпирического соотношения где С - средняя скорость нагрева (град/с), а эмпирический коэффициент (8 - 10) имеет размерность ускорения нагрева (град/с)и выбирается прямо пропорционально скорости (град/с).Полученные при соблюдении условий 1, 23 и дополнительной деформации зоны сварного соединения по всей длине стабильные и достаточно равномерные свойства характеризуются66 3 85 кг/мм6 370.кг/ммЮб 715,что отвечает категории и прочности Л, (по ГОСТ 631-75) .Таким образом, предлагаемый способобеспечивает получение равнопрочных по длине труб с приваркой соединений и способствует улучшению механических свойств и структуры881130 формула изобретения Составитель А.ЛяпуновТехред А.Савка Корректор В.Синицкая Редактор Н.Минко Заказ 9874/43 Тираж 621 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытиЯ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 металла труб по сравнению с известными способами изготовления труб.Равнопрочные трубы, полученные по предлагаемому способу, более надежны в эксплуатации, по сравнению с высокопрочными полученными известными способами, когда по длине трубы имеют место участки разупрочнения, так как в случае использования равнопрочных труб вероятность выхода их из строя при эксплуатации значительно снижается.Применение предлагаемого способа дает возможность изготавливать высокопрочные трубы из дешевых углеродистых и низколегированных сталей, что снижает расходы на производство в целом. Эффективность предлагаемого способа состоит в том, что при производстве каждой 1000 т бурильных труб категории прочности Л можно ожидать экономию около 150 тыс.руб. Предлагаемый способ позволяет получать трубы и более высоких, чем Л, категорий прочности. Способ изготовления высокопрочных труб по авт,св. Ю 186587, о т л и ч а ю щ и й с я тем; что, с целью повыаения прочности, зону сварного соединения нагревают под закалку со скоростью 40-80 град/с, и от температуры Ас эту зону подвергают дополнительному сжатию со степенью деформации 10-20, а закалку начинают через промежуток времени, определенный соотношениемСьС= -К 15 где С - средняя скорость нагрева,град/с,К - эмпирический коэффициент равный 8-10 град/с".20 Источники информации,принятые во внимание при эксйертизе1. Авторское свидетельство СССРР 186587, кл. В 21 О 39/04, 1966.