Способ изготовления многослойных труб

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУб ЛИК (19) (11) (д1) 4 С 21 0 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3766546/22-02 (22) 06, 07. 84 (46) 30.04.86. Бюл. ))- 16 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности и Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) В.И.Панченко, В,О.Кисилевич, Е.А.Близнюков, В.Н.Усенко, И.Ю,Коробочкин, А.И.Масальский, А.В.Рабинович, В.А.Головко, Ю.И.Тарасьев, Ю.В.Чавшино, А.А.Лисовский, Ф.Л.Кузнецов, Л.В.Кривуша н ГмМ.Фесенко (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 443928, кл. С 21 D 9/08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 341629, кл. В 23 К 20/00, 1969. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТРУГ, включающий сборку трубных заготовок в нагартованном состоянии в пакет с зазорами между ними, нагрев пакета и пластическое деформирование пакета до получения многослойных труб, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения качества многослойных труб путем исключения образования оксидной пленки на поверхностях трубных заготовок и их диффузионного сваривания, нагрев пакета ведут в безокислительной атмосфере до 950980 С и выдержкой, равной c „„„ l 7+

+0,7п, где n — число слоев в пакете.

1 12276

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении многослойных нержавеющих труб, предназначенных для формирования из них гофрированных изделий, например сильфонов.

Цель изобретения — повышение качества труб путем исключения образования оксидной пленки на поверхнос" тях трубных заготовок и их диффузи- !О онного сваривания, что повышает циклопрочность и надежность изготовленных из многослойных труб сильфонов.

Способ осуществляется следующим образом, 15

Предложенный способ был опробован при изготовлении образцов многослойных труб с наружным диаметром

38 мм и толщиной стенки каждого слоя

0,2 мм в пакетах длиной 500 мм. Труб- 20 ные заготовки обезжиривали и собирали в пакеты с числом слоев 2-5. Термообработку проводили в защитной атмосфере водорода в проходной печи

"Древер" при .разных температурах и 25 с разным временем выдержки (таблица).

После термообработки пакет подвер" . гали пластической деформации до получения многослойных труб, что обеспечивается плотным соприкосновением слоев (со степенью деформации для разных слоев в пределах 5-137).

Повышение температуры термообработки выше 980 С приводит к диффуо зионному свариванию слоев независи- 35 мо от длительности изотермической вьдержки (таблица, опыты 1-5).При температуре 980 С и ниже сваривание слоев не наблюдалось даже при наибольших длительностях вьдержки (опы- 40 ты 6-24). Однако снижение температуры до 940 С не обеспечивает полной рекристаллизации металла даже в наружном слое (опыты 23 и 24).

В интервале температур 950-980 С

45 при определенной длительности выдержки достигается необходимый уровень рекристаллиэации металла всех слоев пакета (таблица, опыты 6, 8, 12, 15, 18 и 2!). Обработка данных этих опы50 тов позволила получить соотношение о 1,7+0,7п, (1) где и — число слоев в пакете.

При длительности вьдержки выше, чем по соотношению (1), получают развитие собирательная рекристаллизация и увеличение размера зерна

96 2 (таблица, опыты 9, 10, 13 и 16),что приводит к снижению прочностных характеристик металла (б„, б, ) и снижает циклопрочность сильфонов, изготовленных из многослойных труб.

При длительности вьдержки меньше, чем по соотношению (1), имеет место незавершенность рекристаллизации во внутренних слоях пакета (таблица, опыты 7., 11, 14, 17, 19 и 22). Учитывая, что пакет после термообработки подвергается деформации по диаметру (раздаче) для выборки зазоров между слоями и внутренние слои при этом получают наибольшую деформацию, их незавершенная рекристаллизация недопустима, поскольку это может привести к накоплению критической плотности дислокаций и резкому снижению циклопрочности сильфонов, изготовленных из многослойных труб.

Кроме того, наличие переупрочненных слоев в пакетах вызывает затруднение при правке многослойных труб.

Во всем диапазоне температур и длительностей выдержек (таблица). благодаря применению защитной атмосферы оксидная пленка на поверхностях слоев при термообработке пакетов не образовывалась, что позволило исключить операцию травления.

В качестве безокислнтельной атмосферы используется защитный гаэ (водород и др.) или вакуум с остаточным давлением не более 1,5 Па. При большем остаточном давлении имеет место окисление поверхности труб. Удаление оксидной пленки с многослойного пакета приводит к увеличению количества брака, поскольку при травлении между слоями проникает технологический раствор, а любое загрязнение между слоями недопустимо по техническим условиям на многослойные трубы.

С увеличением числа слоев в пакете длительность вьдержки при термообработке должна возрастать в связи с ухудшением условий прогрева внутненних слоев, по отношению к которым наружные слои являются тепловыми экранами, а конвективный обмен газов в относительно узких прослойках и внутренней полости длинномерных труб весьма мал.

С целью проверки влияния режима термообработки многослойных труб на циклопрочность сильфонов были изго1227696

Сваривание слоКоличе- Размер зерна, балл

Опыт, М

Режим термической обработки ство слоев наружный внутренслой ний слой ев о, мин

8,9

6,7

1050 5

9,8

1050 3 5 7,8

8,9

10,11

11,10

11,12

11,10

1000

1000

9,10

9,10

1000

9,10

980

10,11

980 3 н.рек, 3 товлены три опытные партии десятислойных труб диаметром 38 мм с толщиной стенок каждого слоя 0,2 мм из стали 08Х18Н10Т: две партии — по предлагаемой технологии, а третья— по прототипу.

Первую партию многослойных труб термообрабатывали в печи "Древер" при 965 С с выдержкой 5 мин, а третью — на воздухе на электроконтактной установке с нагревом до 1050 С за 10 с. Остальные операции были проведены аналогично указанным.

Из готовых труб всех партий были изготовлены оильфоны марки НС 4820-0,2х10, испытания которых проводили по ГОСТ 21744-76, при наружном давлении 25 ИПа, рабочем ходе

12,5 мм и температуре 350 С.

Результаты испытаний показали, что сильфоны, изготовленные иэ первой партии многослойных труб значительно (примерно на 30%) превосходят по циклопрочности сильфоны, изготовленные иэ третьей партии.

Сильфоны, изготовленные иэ второй партии многослойных труб, термообработанных в беэокислительной атмосфере, но при длительности выдержки меньше, чем это определяется предлагаемым соотношением, также имеют несколько повышенную циклопрочность (по сравнению с изготовленными из третьей партии многослойных труб), но при их изготовлении имел место значительный брак при формовке, что связано с неполной рекристаллизацией металла внутренних слоев, I

Третью партию многослойных труб термообрабатывали но способу-прото1 типу, на электроконтактной установке (ЭКУ) при 1050 С на воздухе, Повышенная по сравнению с печью Древер" температура обусловлена высокой скоростью нагрева и кратковременностью выдержки, присущих ЭКУ.

Практически во всех пакетах после t0 термообработки и травления были обнаружены межслойные загрязнения изза проникновения технологической жидкости между слоями. Кроме того, имело место диффузионное сваривание

15 слоев, что объясняется точечными разрядами между слоями при прохождении тока по обрабатываемому пакету. По этой причине термообработка на ЭКУ в безокислительной атмосфере не ис20 пытывалась, поскольку склонность к свариванию неокисленных поверхностей многократно возрастает.

По указанным причинам промышленное использование способа по прото25 типу не находило применения.

Таким образом, предлагаемьп3 способ повышает качество контактных поверхностей трубных заготовок за счет исключения образования грубой

Зп оксидной пленки, исключает сваривание слоев и обеспечивает полностью рекристаллизованную структуру металла, Это в совокупности повышает ка" чество многослойных труб, что позволяет сократить брак при формировании гофрированных изделий, в частности сильфонов,и увеличивает их циклопрочность, l227696

Продолжение таблицы

Свариваиие сло«;

КоличеРазмер зерна, балл жим термической обработки

Опыт, Ф ство слоев наружный слой ев. внутренний слой

С ь мии

965 5

965 5

9,10

11,10

10,11

9,10

965 5

9,10

10,9

965 4,5

965 4,5 н.рек.

10,9

II,10

10,11

965 4,5

10,9

965 4,0 н,рек.

965 .

4,0

ll,10

10,11

16 н. рек, ll,lO

IS н.рек, 20

11,10 н.рек.

Отд.нерекр.-"участки

940 5

То же

П р и м е ч а н и е : Балл зерна оценивали по ГОСТ 5639-82.

Составитель И.Липгарт

Редактор М.Дылын Техред М.Моргентал

Корректор Е.Рошко

Заказ 2266/29

Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

965 4,0

965 3,0

965 3,0

965 2,5

965 2,5

950 5

950 3

940 5

10,11

IO,1I

10,11

l1,IO

l ll,10

l1, l2

Il,l2

11,10

12,11