Способ термической обработки сварных труб

(56) Лившиц Л,С. Нормализация низколегированной стали с нагревом в межкритицеском интервале температур.Сталь, 1978,5, с,457-460,Маркевич В.М. Новые печи для поточной нормализации сварных труб,Металлург, 1983, Г 8, с. 29-31. Изобретение относится к металлургии, конкретнее к термической обработке сварных труб, преимущественнопрямошовных,Целью изобретения является повышение качества труб и снижение порогахладноломкости при сохранении их высокой геометрической точности.На партии труб иэ стали 09 Г 2 СФ,сваренных токами. высокой частоты вусловиях ТЭСА 203-530, проводят термообработку по предлагаемому способу.Термообработке подвергают партиитруб размерами 219 х 5 мм 108 шт.;273 х 5 мм 95 шт,; 530 х 5 мм 197 шт.Для проведения термообработки трубыподвергают скоростному нагреву (7=5-7,5 С/с (300-450 С/мин) в газовьЬ,проходных, секционных печах до 940 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЬХ ТРУБ (57) Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к термической обработке сварных прямошовных труб. Целью изобретения является повышение кацества сварных труб и снижение порога хладноломкостиСпособ включает нагрев до температуры на 10-20 С выше Ас , охлаждение на воздухе до темпе- Эь ратуры на 20-30 С ниже А. , затем охлаждение со скоростью 10-25 С/с до температурь 1 620-640 С на глубине 0,4- 0,6 толщины стенки, далее - на воздухе. Использование способа позволяет повысить ударную вязкость при низких с температурах и снизить коробление труб, 1 ил., 1 табл. 960 С. После нагрева трубы транспортируют по рольгангу к месту подачи охлаждающей водовоздушной смеси, охлаждаясь при этом на воздухе до 910" 920 СОхлаждение водовоздушной смесью осуществляют со скоростью 10-25 С/с., до достижения на глубине 0,4-0,6 толщины стенки от наружной поверхности трубы температуры 620-640 С.Окончательное охлаждение всей трубы на воздухе. Граничные условия ре- жимов охлаждения установлены опытным путем; если начать ускоренное охлаждение водовоздушной смесью с температуры свыше 920 С, то происходит ис-,. кривление труб, которое на трубах ф 219 мм составляет до 20 мм (максимальная стрела прогиба по длине трубы 11,6 м), если охлаждение нацинать153 М/2с температуры менее 890 ф С, то не происходит достаточно полного выравнивания структурной неоднородности в зоне термического влияния труб за счет образования отдельных участков со структурой нормализации и достаточно четкой полосчатостью.Оптимальную для начала охлаждения водовоэдушной смесью температуру трубы достигают на шлепперном поперечном транспортере-холодильнике где организовано интенсивное охлаждение труб водовоздушной смесью по всей длине трубы. Для обеспечения достаточной интенсивности и равномерности охлаждения трубы на холодильнике находятся в постоянном поступательно-вращательном движении за счет их принудительного перекатывания, а водовоздушная смесь подается в виде тумана (сжатый воздух и вода), производимого специальными форсунками, собранными в спрейер, расположенный над столом-холодильником. Скорость 2 охлаждения труб водовозцушной смесью находится в интервале 10-25 С/с и подбирается регулировкой расхода воды и воздуха для смеси.Оптимальность интервала скоростей (10-25) С/с выявлена опытным путем. В результате проведенных экспериментов установлено, что охлаждение со скоростью ниже 10 С/с не обеспечивает после термообработки необходимых бейнитных структур и устранения в зоне шва полосчатости, сохраняющейся в феррито-перлитной (нормализованной) структуре, образующейся в результате охлаждения со скоростью ниже граничного уровня, Это ухудшает качество40 труб за счет снижения их, уровня прочности (б=й 8,5 кгс/мм 2; С)., =30,0- 33,0 кгс/мм) и вязкости (КСЧ =1,5-2,9 кгс/мм 2 при температуре испытания -30 С), Также опытным путемо 45 установлено, что охлаждение со скоростью выше 25 С/с приводит к искрив" лению труб (прогиб17 мм), что очевидно объясняется возникновением в изделиях в результате превращения высокого уровня напряжений.Для снижения уровня остаточных напряжений и образования после термо. обработки равномерных структур отпус. ка с достаточно высоким уровнйм меха нических свойств в предлагаемом процессе проводят самоотпуск. С этой целью охлаждение водовоздушной смесью проводят до температуры 620-6 ч 0 С наглубину 0,-0,6 толщины стенки от наружной поверхности (для стенки 5 ммглубина охлаждения составляет 2,03,0 мм). Указанные параметры, подобранные опытным путем для разных толщин стенки и разной температуры отпуска и соответствующие в общем видеТ- гочс глубина охлаждения (0,ч-0,6) толщйны стенки от наружной поверхности, обеспечивают последующий"самораэогрев" труб в среде спокойного воздуха под отпуск за счет выравнивания температуры внутренних и наружных слоев металла труб, которыйобеспечивает оптимальные требуемыемеханические свойства. Любое отклонение от приведенных параметров - Тогглубина охлаждения 0,1-0,6 оттолщинь 1 стенки, вызывает либо перегревпри самоотпуске, либо недогрев, которые соответственно или приводят кснижению прочностных характеристик,труб, или сохранению в иэделиях высокого уровня остаточных напряжений иих деформации, Для обеспечения необходимой равномерной скорости во всемуказанном температурном интервалеохлаждение осуществляют каскадно,двумя расположенными один за другимспрейерами,расстояние между которымиподбирают так, цтобы струя последующего спрейера своей центральной частьюбила под корень трубы, перекрываяпри этом струю предыдущего спрейерана угол 10-30 град. После охлаждениядо температуры 620-640 С трубы выходят из зоны водовоздушного охлаждения и дальнейшее охлаждение осуществляют на воздухе, В момент выхода изводовоздушной смеси происходит саморазогрев наружных слоев металла засчет выравнивания температуры по толщине стенки до температуры 650 С.Далее трубы охлаждают на воздухе дотемпературы среды. Причем охлаждениедо температуры 250 + ч 0 С осуществля-,ется при обязательном вращении трубывокруг своей оси со скоростью не менее 3 об/мин,Результаты механических испытанийтруб, обработанных по предлагаемомуспособу, приведены в таблице (здесьдля сравнения приведены результатымеханических испытаний труб послеобработки по известному способу: нагрев до 9 ИОС, охлаждение на воздухедо температуры окружающей среды),5 1534072На чертеже приведены данные поударной вязкости, по изменению порогахладноломкости, полученные на элементах труб из стали 09 Г 2 СФ (шов - ос5новнои металл) различными способамиобработки,На чертеже обозначены кривые: 1 - после охлаждения по предлагаемому способу,2 - после закалки с отпуском, 3после нормализации (известный способ). Оплошной линией обозначены значения для основного металла, пунктирной - для сварного соединения,Из графика видно, что значенияударной вязкости на образцах с круглым надрезом иэ труб, обработанныхпо режиму с введением водновоздушногоохлаждения, выше, цем на образцахпосле закалки с отпуском и нормализации. По основному металлу разницаболее 1 МДж/мм 2 по металлу сварногосоединения ее почти нет, Однако, еслипроследить за изменением ударной вязкости при снижении температуры, то, 25если на образцах из труб после нормализации и закалки с отпуском после-40 С наблюдается падение ударнойвязкости, на образцах с термообработкой по предлагаемому способу знацениястабильны и при -б 0 С, т,е, при низкихтемпературах, использование труб стермооЬработкой по предлагаемому способу предпочтительнее,бТаким образом, предлагаемый способ термической обработки обеспечивает повышение механицеских свойств (в том числе ударной вязкости шва за счет ликвидации структурной полосчатости) труб при сохранении их геометрической точностиВ целом использование способа позволяет повысить кацество электросварных труб и использовать их для ответственного назначения в условиях низких температур,Формула изобретения Способ термической обработки сварных труб, включающий нагрев до Ас +аз +(10-20 С) и охлаждение на воздухе до температуры окружающей среды, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества труб и снижения порога хладноломкости материала при сохранении высокой геометрической тоцности труб, охлаждение осуществля" ют сначала всей трубы на воздухе до АС - (20-30)оС затем ведут охлаж дейие поверхности труЬы водовоздушной смесью со скоростью 10-25 С/с до достижения на глубине 0,4-0,6 толщины стенки от наружной поверхности трубы температуры 620-б 40 С, а окончательное охлаждение всей трубы проводят на воздухе,т иОсновной металл (среднее значение) гс6, вт, 8,.2 НВИПа ИПа ИДм/миз Сварное соединение Диаметр труб,Режим термообработни Кривизна(стрелалрогиба).средняя,бИПа НСЧНДм/мнз ма кс мин Предлагаемьй слособ537,8 421,4 29,8 152 566,Э 222,8 217,4 23,2 1,14 498 З 2916 З 1 0708 475,З 2814 ЗО 552,9 451,7 26,7 0,7021,4 Нагрев до Ас (960 С)-тохлаждение на воздухе до А с с (910 фС) -далее водовоздуюной смесью соскоростью 10 ЯС/с до640 С охлаждение на воздухеНагрев до Я (960 С)-тохлаждение на воздухе до (890 С) - э далееводовоздушной смесью до .620 С, окончательноеохлаждение на воздухе Нагрев до 960 С, охлаждение на воздухе дб 910 ОС, далее водовоздужной снесью до 600 С со скоростью охлаждения;10 С/су 25 С/сНагрев и охлаждение ло лредлагаемому режимус окончанием водовоздувного охлаждения:в е т;та(640 С) 465,4 0,362 220,8 218,7 4,0 452,60,546 221 218 2 5 Ь 561,3 1,07 223,0 217,2 24, 1) 531072 Продолжение таблицы.Основной нателл (среднее зььаценне) ффффф ввв ффдверное соедииеаьие 1 О:чИДьн 7 ин 2 в ффффф ксч г 1 Ди/ние 8 т, 8, .2И 11 е бе, 101 ев,в фв фвфвв ЬЭЗ 6 017 276 551 ь, ьь 0,98 221,0 2181 0 51 И,В МО 2 19 1 О 75МееестюФи июсбб Я 83 0,62 222,3 2176 151 1 ь 55 012 223 217 2 ь 1 Негрее ео 060 ФС, охлеьььрение нэ еоедухе ц 71ТВЯПфОРЦЯО ОСПЬ 1- Л 7 ЙЩОЯ,4орректор А,Обруцар Составитель В,РусаненТехред К.Дидык Н.Гуньк кф Заказ 23НИИПИ Госуда П о КНТ СС ниям и оая наб. рытиям п 11 РОиЗ ственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород улГагаринаа 10 ие глубину иеиее0 М тольенннт-фас 620 ес)не глубнйу более0,6 тааеьин Тираж 13венного комитета по изобрет 113035 Иоскваа Ж.ьь Раушс ффффффффффдиенегр трубаиииенс иии Криеиеие 1 СтРЕЛЕ. лрогибе) срееелаииф