Способ изготовления труб из низкоуглеродистой стали

и 990836 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(б)Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 0605,81 (21) 3285611/22-02 РМ КзС 21 О 9/08 С 21 0 8/10 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий/ Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени.металлургический институт(54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИИзобретение относится к области черной металлургии; в частности к способам упрочняющей обработки горячедеформированнык труб из низкоуглеродистой стали.Известен способ механико-термической обработки низкоуглеродистой стали, включанщий аустенизацию, ускоренное охлаждение до комнатной температуры, при которой производят холодную деформацию на 5-40 с последующим отпуском при 600-700 С длительностью 1 ч и охлаждением на воздухе 1 .Недостатком известного:способа является невозможность его применения для горячедеформированных труб готового размера.Известен способ изготовления упрочненных труб, включающий горячую прокатку черновой трубы, закалку с использованием тепла прокатного нагрева, нагрев до температуры отпуска с последующей калибровкой или редуцированием .12 , 3и 4 . Известный способ, хотя и позволяет получить на трубах из углеродис- тых сталей сочетание высоких прочностных и пластических свойств, но требует для реализации создания специ цьного оборудования,Известен способ изготовления трубиз низкоуглеродистых сталей, вклю.чающий закалку черновой трубы с прокатного нагрева, нагрев до температуры отпуска 500-650 С и деформациюсо степенью 5-15 51.1 О Недостаток известного способа заключается в том, что он неприменимдля труб готового размера.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ произвсуства бесшовных сталь"ных обсадных труб, включающий последовательное проведение горячей деформации, холодной, деформации (степень дефюрмации 1-15 ) и старение.знакопеременным изгибом с одновре.менным вращением, который предлагается использовать в.качестве упрочнякицей обработки 16 1.Недостатками известного способаявляются невозможность использования его для горячекатанных труб готового размера, поскольку укаэанныйдиапазон степеней деформации выходитза пределы минусовых допусков, воз можность хрупкого разрушения упроч 99083 бненных труб выше комнатной температуры вследствие получения соответствующих температур перехода в хрупкое состояние, что в свою очередь является следствием обработки согласноспособу горячедеформированной стали 5на деформационное старение, необходймость применения специального деформирующего оборудования для осуществления холодной деформации, котороеобычно не применяется при производст ве горячедеформированных труб,Целью изобретения является повышение пластичности и вязкости при сохранении прочностных свойств.Поставленная цель достигается тем,5что согласно способу, включающемугорячую деформацию, холодную деформацию циклическим энакопеременнымизгибом с одновременным вращением иотпуск в интервале температур деформационного старения, после горячейдеформации трубы нагревают до температуры аустенизации и охлаждают соскоростью 20-80 град/с, а холоднуюдеформацию циклическим знакопеременным изгибом с одновременным вращением осуществляют за 40-70 циклов.Охлаждение из аустенитного состояния со скоростью 20-80 град/с обеспечивает распад аустенита в нижнем интервале температур перлитного превра щения. Происходящие при этом структурные изменения в совокупности с изменениями структуры на последующих стадиях обработки труб (холодная деформация путем циклического знакопеременного изгиба с одновременным вращением и стабилизирующий отпуск )приводят к одновременному существенному повышению прочности и ударнойвязкости при сохранении высокой пласОтичности.Оптимальная скорость охлажденияиэ аустенитной области зависит отсодержания углерода в стали и количества циклов энакопеременных изгибов с вращением при последующей деформации. С повышением содержанияуглерода и увеличением числа указанных циклов оптимальная скорость охлаждения снижается, например, прииспользовании минимальйого количества циклов (40 ) при деформации верхняя граница укаэанного оптимальногоинтервала скоростей охлаждения(80 С/с) соответствует стали с содержанием углерода около 0,1, а 55нижняя граница (20 С/с ) - стали ссодержанием углерода около 0,3. Если количество циклов при деформацииувеличивается до 70, то оптимальнаяскорость охлаждения для стали типа 10 может быть снижена до 20 град/с,Скорость охлаждения ниже оптимальной (20 град/с ) снижает прочностьи вязкость, термическую стабильностьполучаемых свойств, б 5Ф Скорость охлаждения выше оптимальной (80 град/с ) понижает пластичность и вязкость и повышает опасность короблетия труб при ускоренном охлаждении.Со структурной точки зрения оптимальная скорость охлаждения обеспечивает иэмельчение ферритного зерна, диспергирование и равномерное распределение выделений цементита в объеме ферритного зерна и повышение плотности дислокаций и равномерное их распределение.Холодную деформацию осуществляют путем правки по схеме: циклический знакопеременный изгиб с одновременным вращением в интервале 40-70 циклов.,Сумммарная остаточная деформация труб за указанное число циклов не должна быть более О, 8, т.е. не превышать минусового допуска по диаметру и толщине стенки труб.Нижний предел указанного интервала циклов обусловлен тем, что только при использовании 40 и более циклов прочностные характеристики стали начинают достаточно заметно. растипо сравнению с термически упрочненнымсостоянием. Использование более 70 циклов делает невозможным применение предлагаемого способа для горячекатаных труб на готовом размере, так как изменение геометрии труб начинает превышать соответствующий минусовой допуск, одновременно наблюдается снижение пластичности и вязкости не сопровождающееся сколь-нибудь заметным ростом прочностных характеристик, наконец увеличение числа циклов более 70 ведет к неоправданному увеличению длительности технологического процесса обработки труб.Использование вращения при знакопеременном изгибе способствует более однородной деформации труб по ее длине, периметру и толщине стенки.Сочетание диспергирования микроструктуры стали при описанной выше операции .ускоренного охлаждения из аустенитной области с особенностями деформации путем знакопеременного циклического изгиба с вращением, когда максимальный уровень напряжений остается постоянным, приводит к постепенному "залечиванию" "слабых" участков структуры и, таким образом, к выравниванию дислокационной структуры по объему металла.Использование затем отпуска в интервале температур деформационного старений позволяет дополнительно увеличить прочностные характеристики стали при получении высокой вязкости и сохранении высокой пластичности, что прямо связано с особенностями дислокационной структуры, указанными выше.формирование однородной дислокационной структуры по предлагаемомуспособу позволяет также сохранитькоррозионную стойкость на уровне неупрочненного состояния, в то времякак обычные упрочняющие обработки,например термическое упрочнение, какправило, уменьшают корроэионную стойкость упрочненной стали.Например, при испытании на атмосФерную коррозию образцов, вырезанныхиз труб марки стали 10, были.получены следующие значения привеса массы 0образца (дР/6 ), для нормализованных2.труб привес массы составляет 24 г/и,для термоупрочненных труб - 45 г/м,для труб, упрочненных по предлагаемому способу - 30 г/м. 15Дополнительным техническим преимуществом предлагаемого способа является, как показало промышленное опробование, возможность осуществленияего на имекщемся технологическом обо- щрудовании, причем в качестве деформирующих устройств могут быть успешноиспользованы правильные агрегаты.Таким образом, представляетсяВоз"ожность совместить операцию правки как по ее прямому назначению, так.и с целью получения нового комплекса механических свойств горячедеФормированных труб на готовом размере,Способ осуществляется следующимобразом,В производственных условиях проводят обработку по предлагаемомуспособу труб иэ стали 10 размеромс 76 3 5 мм на трубах, полученныхметодом горячей деФормации на стаР35не 30-102. Трубы укаэанных размеров,длиной 10-12 м, подвергают термической обработке на секционной печи скоростного нагрева с колесным рольгангом по технологии: нагрев до темпе- .40о.ратуры аустениэации 940-960 С, охлаждение с помощью Форсуночных водяных спрейеров до комнатной температуры со скоростью 40-60 град/с. Термически упрочненные трубы транспортируют к правильному агрегату, на котором осуществляют циклический энакопеременный изгиб с вращением в количестве 60 циклов. Необходимое количество циклов регулируют числом проходов через правильный агрегат, которое в данном случае соответствует двадцати проходам, Обработанные предлагаежм способом трубы подвергают отпуску при 250 С в течение 30 мин. Для сравнения проводят обработку в лабораторных условиях патрубков, отобранных от укаэанных выше труб . стали 10 по известному способу.Результаты механических испытаний сведены в таблицу.Как видно ир таблицы, как известный, так и предлагаемый способ, приводит к заметному повышению прочностных характеристик (пределов текучести и прочности ),Однако трубы,обработанные по предлагаемому способу, обладают более высокой пластичностью и, особенно, значительно более высокой ударной вязкостью, в том числе при пониженных температу- . рах, что характеризует возможность использования повышенных прочностных характеристик в конструкциях беэ опасности их выхода иэ строя вследствие внезапного хруйкого разрушения при напряжениях ниже предела текучести.Использование предлагаемого способа позволяет снизить расход металла на изготовление труб снижения расхода металла эа счет применения термически упрочненных труб меньшего диаметра и толщины стенки по сравнению с неупрочненными (горячедеформированными ).;ь 3 е йа ахоо оцо ох990836 Формула изобретения Составитель Л.СекейРедактор Г.Волкова Техред Т,Маточка КорректорО.Билак Заказ 61/38 Тираж 566 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Способ изготовления труб из низко- углеродистой стали, преимущественно тонкостенных, включающий горячую деформацию, холодную деформацию циклическим знакопеременным изгибом с одновременным вращением и отпуск в интервале температур деформационного старения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пластичности и вязкости при сохранении прочностных свойств, после горячей деформации трубу нагревают до температуры аустенизации и охлаждают со скоростью 20-80 С/с, а холодную де- а Формацию циклическим знакопеременнымизгибом с одновременным вращением.осуществляют за 40-70 циклов. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 645970, кл. С 21 О 1/78, 1976.2Авторское свидетельство СССРР 179786, кл. С 21 О 9/08, 1966.3. "Сталь, 1974, Р 4, с.354-357.4. "Сталь", 1975, Р 8, с,746-749.5. Авторское свипетельство СССРР 767223, кл. С 21 О 9/08, 1978,б. Заявка Японии Р 53-114766,15 кл, С 2 С 23, 1978.