Способ термической обработки труб

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) (11) 4 1) С 213 9/О ЕНИ ЕСКОЙеннозакалодогре-т л иГОСУДАРСТВЕННЫЙ.НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Волжский трубный завод,ку и отпуск с предварительным ивом до заданной температуры, о,стабилизации значений механическихсвойств материала труб цри колебании химических элементовв пределах марочного состава предварительный подогрев дозаданной температуры ведут в зависимо-,сти от углеродного эквивалента металлатруб,2.Способпоп.1, о тли чающ и й.с я тем, что предварительный по4644 2вались, по крайней мере, части длин движущихся последовательно труб Г 21Известный способ обеспечивает получение однородного уровня свойств по телу трубы и достаточно высокую точностьих геометрических размеров. Однако этотспособ также не устраняет разброс механических свойств материала груб, так кактермообработка с одинакового нагревадаже друх последовательно движущихсятруб с отличающимся (в пределах марочного) химическим составом неизбежноприводит к получению различных механических свойств, уровень различия которыхзависит от разницы по химическому составу,Цель изобретения - стабилизация значений механических свойств материалатруб при колебании химических элементоВ в йределах марочного состава,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу термической обработки труб, преимущественно большогодиаметра, включающему закалку и отпускс предварительным подогревом до заданнойтемпературы, предварительный подогревдо заданной температуры ведут в зависимости от углероаного эквивалента метал)ла труб.Предварительный подогрев груб с угле.родным эквивалентом 0,37 - 0,39 ведутдо 90-140 С,Предварительный подогрев груб с углеродным эквивалентом 0,40 - 0,46 ведут до 170 - 220 С,оПри поточной термической обработкегруб большого диаметра нагрев под закалку производят под одному режиму независимо от конкретного химического составаплавки термообрабатываемой грубы, таккак колебания химического состава в пределах марочного хотя и влияют на зака-.ливаемость и прокаливаемость стали, однако окончательный уровень механическихсвойств термоупрочненного иэделияцелесообразно формировать в процессеотпуска. Изобретение направлено на обеспечение термообрабатываемым трубам иэодной марки стали стабильного уровня механических свойств на стадии только одной технологической операции - в процессе отпуска. Для этого нагрев труб подотпуск проводят в печи, режим нагревакоторой назначается постоянным в зависимости от геометрических размеров изделия и химического состава стали, соответствующего нижним значениям содержания основньм химических элементов, от аетственньм за формирование структур,1 104Изобретение относится к термической обработке иэделий, изготовленных из;. низколегированных конструкционных сталей, в частности электросварных груб большого диаметра.5Обеспечение необходимого комплекса механических свойств .и точных геометрических размеров в термоупрочненньм газононефтепроводныхтрубок большого диаметра достигается применением различньм 10 схем термической обработки с варьированием режимов закалки и отпуска, применением операций правки и калибровки груб.Известен способ термической обрабо 1 ки электросварных труб большого. диаметра,15 заключающийся в том, что, с целью сокращения расхода металла и повышения комплекса механических свойств; трубы подвергают термическому упрочнению с нагрева в гвзопламенной проходной печи при 20 , их вращательно-поступательном движении с закалкой от 840 - 1000 С и отпуском400 - 700 С (1Указанный способ предусматривает термическую обработку электросварных труб 25 большого диаметра из низколегированных горячекатных сталей, марочный химический состав которых имеет значительный разброс, что обуславливает, .например, для стали 17 Г 1 С колебания углеродного эквивалента от 0,3 1 до 0,46 %. Такие колебания химического состава при фиксированньм постоянных режимах термообработки приводят к существенному разбросу механических свойств материала труб,35 изготовленных из планок стали с отличакзпимся (в пределах марочного) химическим составом. Невозможность корректировки режимов термообработки труб, изготовленных из одной марки ста ли но с колебаниями химического состава при массовом поточном производстве термоулрочненных труб без уменьшения производительности процесса является недостатком указанного способа.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ нагрева труб, включающий предварительный подогрев каждой иэ .труб в процессе непрерывно 50 го движения в соответствии с температурой и толщиной каждой из труб таким образом, чтобы в конце процесса трубы имели одинаковую температуру и равномерный нагрев после предварительного подогрева, при котором грубы последовательно проходят участок нагрева с одинаковой скоростью перемещения так, чтобы на стадиинагрева одновременно нагре3 , 104464отпуска, а следовательно, и за формирование требуемого уровня механическихсвойств гермообрабагываемых иэделий.При термообработке трубы, химический состав металла которых отличен отминимальных значений содержания основных химических элементов марочного состава, перед поступлением в отпускнуюпечь подогреваются в дополнительномнагревательном устройстве до температур 10позволяюших после нагрева в отпускнойпечи с фиксированной температуры получить более высокую температуру и, темсамым, компенсировать повышение содержания основных химических элементов, т 5что обеспечйваег получение требуемогоуровня механических свойств, мало отлИчного от значений механических свойствтруб из.плавок той же марки стали,но с минимальным содержанием основных 20химических элементов,Значения температур, до которых производят предварительный подогрев трубзависят от содержания основных химических элементов (для низколегированных, 25трубных сталей это прежде всего относит.ся к углероду и марганцу), Чем большесодержится в стали этих элементов, темдо более высокой температуры подогревают утрубы, 30Химический состав стали оцениваютвеличиной углеродного, эквивалента, оп-ределяемого поформуле,Ий Ч+ Сю3-С+ - - +35где С, Мо, Ч иСг- массовая доля элементов в металле, которые входят в определение марки стали, %.Углеродный эквивалент труб большого 40 диаметра, изготавливаемых из низколегированных сталей, имеет значения 0,33- 0,46 (диаметром 820 1020 и 1220 мм), Перед термической обработкой с помощью химического анализа определяют углерод.+ 45 ный эквивалент металла груб каждой плавки. В соответствии с углеродным эквивалентом трубы всех плавок условно разбивают на три группы: 1) углеродный эквивалент 0,40-0,46; 2) углеродный эк 50 вивалент 0,37 - 0,39; 3) углеродный "эквивалент 0,33-0,36.Трубы согласно технологическому потоку, нагреваются до одинаковых температур под закалку, в охлаждающем устрой-стве проходят закалку и поступают в отпускную печь, перед входом которой установлен дополнительный индукционный по,догреватель.Подогрев по,предлагаемому способуперед отпуском производится до следующих температур металла груб перед входом их в отпускную печь: 90 - 240 Струбы с углеродным эквивалентом металла 0,40 - 0,46.П р и м е р . Проводят гермообрабогку труб размером 1020 к 10,5 мм изстали 17 Г 1 С грех плавок с углероднымэквивалентом Э. = 0;43; Э = 0 38ги Э 0,35. На всех трубах замеряюттолщину стенки (колебания толшины стенки ог -08 до +0,4 мм). Для эксперимента отбирают грубы со следующими размерами: 1020 х 9,8 мм; 1020 К 10,4 мми 1020 х 10,8 мм.Контроль температуры металла трубосуществляют путем эачеканки термопарградуировки ХК и ХА во внутреннюю инаружную стенки, а также приборомфЭПс вторичным прибором КСП Часть тцуб термообрабатываюг попредлагаемому способу, г.е. с предварительным подогревом груб из плавокс Э = 0,43 и Э 2 = 0;38. Подогрев осушествляюг в кольцевом индукторе гоками высокой частоты 1000 Гц ог трехпараллельно рабогакзцих статических: .преобразователей частоты типаТПЧ/1,0, Подогрев подбирают такойвеличины, чтобы на выходе ог отпускнойпечи металл груб имел следуютцие гем 1 те- рагуры: грубы с Э . -- 0,43 подотреваюг680 С; трубы с Э 2= 0,38 - до 650 С;трубы с Э З = 0,35 отпускают при 620 Сбез предварительного подогрева. Ч:акихтемператур без изменения режима работы отпускной печи удалось достичь припредварительном подогреве труб с Э 1=0,43 до 170 С, а с Э = 0;38 по 100 С.Трубы второй группы гермообрабаты:ваюг по известному способу с учетом получения в них одинаковой температуры,равной 650 С (эта температура соответствует температуре отпуска груб1020 10,5 мм из стали 17 Г 1 С в соответствии с технологической инструкцией).Температуру подогрева (в зависимостиот толщины стенки .грубы) выбирают следующей: для груб с толщиной стенки10,8 мм 85 С; для груб с толщинойстенки 10,4 мм 50 С; для труб с толщиной стенки 9,8 мм - без подогрева,После термообработки из груб вырезают образцы и проводят механическиеиспытания,Толщина Температугенки тру ра подогребы, мм ва, оС Способ тер- мообработки Предлагаемый 10,8 10,8 170 0,43 680 73,0 73,0 72,0 9,8 70,0 71,0 10,8 10,4 0,38 650690 Без подогрева 67,0 66,0 78,0 76,0 9,8 10,810,49,8 76,0 85,50Без подогрева85 0,43 740 69,0 Извес т.ный 10;8 0,38 50 68,0 69,0 10,4 67,5 9,8. Без подогрева 85 64,0 10,8 62,0 0,35 10,4 63,0 Без подог ева 9,8 63,0,ВНИИПИ Заказ 7464/21 Тираж 568 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В таблице представлены значения .предела прочности металла труб обеих,партий (сталь марки 17 Г 1 С),Из данньцс табпицы видно, что прн;предлагаемому способу термообработкнобщий разброс значений прочности значительно меньше (7 кгс/мм 2), чем притермообработке по известному способу(16,0 кгс/имйПредлагаемый способ экономичен ипрост в осуществлении. Использованиеего позволит сократить число термически упрочненных труб, переводимых в пониженное качество по несоответствию значений предела прочности основногометалла требованиям технических условий.Стоимость 1 т термоупрочненных тазопроводных труб 1020 МХО,5 мм из стати45 . 17 Г 1 С составляет 220 руб а врдопроводных, т.е, переведенных в пониженноекачество, 180 руб, Потери на одной тонне труб составляют 40 руб, При производстве 400 тыс. т труб в год сокращение50 числа переводов труб в пониженное качество по предлагаемому способу только на 0,5% составит 2 тыс.г труб в год,что дает годовой экономический эффект80 тыс руб,