Способ термической обработки труб

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ, преимущественно ;бопыиого диаметра, включающий закал . |су к отпуск с предварительным подогревом до заданной температуры, о т л и ;ч а ю щ и и с я тем, что, с целью/ i стабилизации значений механических свойств материала труб при колебании химических элементов в пределах марочного состава, предварительный подогрев до заданной температуры ведут в зависимо- ; сти от углеродного эквивалента |металпа груб..; 2.Способ до п. 1, о тли ч а ю щ .с я тем, что предварительный по; догрев труб с углеродным эквивалентом О,37 - 0,39 ведут до 9О - 140°С. 3.Способ по п. 1, от л и ч а ю щи йен тем, что предварительный па , догрев труб с углеродным эквивалентом 0,40 - 0,46 ведут до 170 - .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ш С гЦ) 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ." с,:.ф,.-»:,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ " -:-; — „/

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3357092/22-02 (22) 19.11.81 (46). 30.09.83. Бюл. N 36 (72) В. В. Кириченко, В. В. Челышев, В. В, Тарасов и Б. Н. Кузнецов (71) Волжский трубный завод (53) 621.785.79 (088.8) (56) 1.Авторское . свидетельство СССР

¹ 36151, кл. С 21 D 9/08, 1969.

2. Патент США № 4147569, ! кл. С 21 9 9/14, 1979.

{54) (57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ТРУБ, преимущественно

: большого диаметра, включающий закал, ку и отпуск с предварительным подогре- . вом до заданной температуры, о г л и„„SU„„1044644 A .

;ч а ю шийся тем, что, с целью,,стабилизации значений механических свойств материала труб цри колебании химических элементов в пределах марочного состава„ предварительный подогрев до заданной температуры ведут в зависимо-, сти or углеродного эквивалента металла труб.

2. Способ по и. 1, o r л и ч а ющ и й.с я тем, что предварительный по,. догрев труб с углеродным эквивалентом

0,37 — 0,39 ведут до 90 — 140 С.

3.Способпоп.1, отличаюшийся тем, что предварительный подогрев труб с углеродным эквивалентом

0,40 — 0,46 ведут до 170 — 220 C.

4644 2 вались, по крайней мере, части длин движущихся последовательно труб f23

Известный способ обеспечивает получение однородного уровня свойств по телу трубы и достаточно высокую точность их геометрических pa epos. Однако этот способ также не устраняет разброс механических свойств материала груб, так как гермообработка с . одинакового нагрева даже друх последовательно движущихся труб с отличающимся (в пределах марочного) химическим составом неизбежно приводит к получению различных механических свойств, уровень различия которых зависит ог разницы по химическому cocrasy.

Цель изобретения — стабилизация значений механических свойств материала труб при колебании химических элементоВ в пределах марочного состава. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической обработки труб, преимущественно большого диаметра, включающему закалку и отпуск с предварительным подогревом до заданной температуры, предварительный подогрев до заданной температуры ведут в зависи мости ог углероаного эквивалента метал)ла труб.

Предварительный подогрев груб с углеродным эквивалентом 0,37 - 0,39 ведут до 90 — 140 С.

Предварительный подогрев груб с уг леродным эквивалентом 0,40 — 0,46 ведут до 170 — 220 С. о

При поточной термической обработке груб большого диаметра нагрев под закалку производят под одному режиму независимо от конкретного химического состава плавки гермообрабагываемой грубы, так как колебания химического состава в пределах марочного хотя и влияют на зака-. ливаемость и прокаливаемосгь стали, однако окончательный уровень механических свойств гермоупрочненного иэделия целесообразно формировать в процессе отпуска. Изобретение направлено на обеспечение гермообрабатываемым трубам иэ одной марки стали стабильного уровня механических свойств на стадии только одной технологической операции — в процессе отпуска. Для этого нагрев груб под отпуск проводят.в печи, режим нагрева которой назначается постоянным в зависимости or геометрических размеров изделия и химического состава стали, соответствующего нижним значениям содержания основных химических элементов, ог : аегственных за формирование структур, 9

1 104

° Изобретение относится к термической обработке иэделий, изготовленных из;. низколегированных конструкционных сталей, в частности элекгросварных груб большого диаметра.

Обеспечение необходимого комплекса механических свойств .и точных геометрических размеров в термоупрочненных газононефгепроводныхтрубок большого диаметра достигается применением различных 10 схем термической обработки с варьированием режимов закалки и отпуска, применением операций правки и калибровки груб.

Известен способ термической обрабо1 ки элекгросварных труб большого. диаметра, 5 заключающийся в том, что, с целью сокращения расхода металла и повышения комплекса механических свойств; трубы подвергают термическому упрочнению с нагрева в газопламенной проходной печи при . их вращательно-поступательном движении с закалкой от 840 — 1000 С и отпуском

400 — 700 С (1 ) ..

Указанный способ предусматривает гермическую обработку элекгросварных труб 35 большого диаметра из низколегированных горячекатных сталей, марочный химический состав которых имеет значительный разброс, что обуславливаег, .например, для стали 1 7Г1С колебания углеродного эквивалента or 0,37 до 0,46 %. Такие колебания химического состава при фиксированных постоянных режимах термообработки приводят к существенному разбросу механических свойств материала труб, 35 изготовленных из планок стали с огличиацимся (в пределах марочного) химическим составом. Невозможность корректировки режимов термообрабогки труб, изготовленных из одной марки crà- 40 ли„но с колебаниями химического сосгава при массовом погочном 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 непрерывно50 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 стадии нагрева одновременно нагре3, 104464 отпуска, а следовательно, и за формироsame требуемого уровня механических свойств термообрабатываемых иэделий. !

При термообработке трубы, химический cocras металла которых отличен от минимальных значений содержания основных химических элементов марочного сос»

rasa, перед поступлением в отпускную печь подогреваются в дополнительном нагревательном устройстве до температур,i, 10 позволяющих после нагрева в отпускной печи с фиксированной температуры получить более высокую температуру и, тем самым, компенсировать повышение содержания основных химических элементов, 35 что обеспечйвает получение требуемого уровня механических свойств, мало отлИчного от значений механических свойств труб из.плавок той же марки стали, но с минимальным содержанием основных 20 химических элементов.

Значения температур, до которых производят предварительный подогрев труб,. зависят or содержания основных химических элементов (для низколегированных, 25 трубных сталей это прежде всего относится к углероду и марганцу). Чем больше содержится в стали этих элементов, тем до более высокой температуры подогревают утрубы. 30

Химический состав стали оценивают величиной углеродного, эквивалента, оп- ределяемого по формуле, _#_n V+ Cr

3-Ct - — +

35 где С,. Мп, Ч наг- массовая доля эле- ! ментов в металле, которые входят в определение марки стали, %.

Углеродный эквивалент труб большого 40 диаметра, изготавливаемых из низколегированных сталей, имеет значения 0,330,46 (диаметром 820,. 1020 и 12 20 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. и

Трубы согласно технологическому потоку, нагреваются до одинаковых темпера-55

ryp под закалку, в охлаждающем устрой-

crse проходят закалку и поступают в от пускную печь, перед входом которой уртановлен дополнительный индукционный по,догреватель.

Подогрев по,предлагаемому способу перед отпуском производится до следующих температур металла груб перед входом их в отпускную печь: 90 — 240 Струбы с углеродным эквивалентом металла 0 40 — 0 46.

Пример . Проводят термообработ ку труб размером 1020<10,5 мм из стали 17Г1С грех плавок с углеродным эквивалентом Э. = 0;43; Э = 0 38

2 и Э 0,35. На всех трубах замеряют толщину стенки (колебания толшины стенки or -08 до +0,4 мм). Для эксперимента отбирают грубы со следующими размерами: 1020 х9,8 мм; 1020< 10,4 мм и 1020х10,8 мм.

Контроль температуры металла труб осуществляют путем эачеканки термопар градуировки ХК и ХА во внутреннюю и наружную стенки, а также прибором

ФЭП-4 с вторичным прибором КСП-4», Часть тцуб термообрабатывают по предлагаемому способу, r.е. с предварительным подогревом груб из плавок с Э, = 0,43 и Ý2 = 0;38. Подогрев осуществляют в кольцевом индукторе гока« ми высокой частоты 1000 Гц or трех параллельно работакюцих статических: .преобразователей частоты типа

ТПЧ-630/1,0. Подогрев подбирают такой величины, чтобы на выходе or отпускной печи металл груб имел следующие теьйтературы: грубы с Э - = 0,43 подогревают

680 С; трубы с Э = 0,38 — до 650 С; трубы с Э З = 0,35 отпускают при 620 С без предварительного подогрева. Ч:аких температур без изменения режима рабо-., ты отпускной печи удалось достичь при предварительном подогреве труб с Э

=0,43до 170 С, а с Э = 0;38no 100 С.

Трубы второй групцы термообрабаты:вают по известному способу с учетом получения в них одинаковой температуры, равной 650 С (эта температура coorserствует температуре отпуска труб

1020 х10,5 мм из стали 17Г1С в cooi ветствии с технологической инструкцией) .

Температуру подогрева (в зависимости. от толщины стенки .грубы) выбирают следующей: для груб с толщиной стенки

10,8 мм 85 С; для груб с толщиной стенки 10,4 мм 50 С; для труб с толщиной стенки 9,8 мм — без подогрева.

После термообработки из труб вырезают образцы и проводят механические испытания. 1044644

Углеродный эквива лент кгсlмм

@ В срезан кгс/мм г

Температу1 ра отпуска, ОС

Толщина Температугенки тру ра подогребы мм ва о С

Способ термообработки

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

650. 70,0

69,0

66,0

9,8

10,8

0,35 . 10,4

69@

66,0

Без по- 620 догрева

67,0

66,0

73,0

76,0

9,8

10,8

10,4

9,8

76,0

85, 50

Без подо рева

0,43

74„0

69,0

Известный

10;8

0,38

68,0

69,0

10,4

67,5

9,8.

Без подогрева

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 17Г1С). Из данных таблицы видно, что при; предлагаемому способу термообработкн общий разброс значений прочности значительно меньше (7 кгс/мм ), чем при термообработке по известному способу (16,0 кгс/иьР4

Предлагаемый способ экономичен и прост в осуществлении. Использование его позволит сократить число термически упрочненных труб, переводимых в пониженное качество по несоответствию значений предела прочности основного металла требованиям технических условий.

Стоимость 1 т термоупрочненных газо проводных труб 1020%.0,5 мм из стали

45 . 17Г1С составляет 220 руб., a врдопроводных, r.е. переведенных в пониженное качество, 180 руб. Потери на одной тонне труб составляют 40 руб. При производ:стве 400 тыс. т труб в год сокращение

50 числа переводов труб в пониженное ка чество по предлагаемому способу только на 0,5 составит 2 тыс. г труб в год, что дает годовой экономический эффект

80 тыс руб.