Способ производства биметаллических труб

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических труб. Цель изобретения - повышение качества труб за счет обеспечения возможности устранения макрои микрорасслоений в зоне сварки слоев и волнистости на поверхности внутреннего слоя. После химической подготовки контактных поверхностей и попарной сборки слои сочленяются безоправочным волочением. Затем полученный полуфабрикат нагревают, производят его парогазовую раздачу. После раздачи осуществляют волочение и прокатку на стане ХПТ по заданным режимам в зависимости от деформации при парогазовой раздаче. Оптимальное сочетание деформаций обеспечивает получение готовой трубы с хорошим сцеплением слоев и высоким качеством ее внутренней поверхности. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 В 23 К 20/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П вЂ” "в где св = — — —— в П деформация при волочении, внешний диаметр заготовки соответ в в ственно до и после волочения, мм;

Пр — ds

Е ое деформация при парогазовой раздаче;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4293667/23-27 (22) 10.06.87 (46) 30.07.89. Бюл. № 28 (71) Днепропетровский трубопрокатный завод им. В.И.Ленина (72) С.А.Чукмасов, Ю.Г.Бурях, Ю.Г.Гуляев и P.Ã.ÕåéAåö (53) 62 1.771.8 (088.8) (56) Чепурко N.È. и др. Биметалли ческие материалы. Л.: Судостроение, 1984, с. 47-53. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических труб. Цель изобретеИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических труб.

Целью изобретения является повышение качества труб за счет обеспечения возможности устранения макрои микрорасслоений в зоне сварки слоев и волнистости на поверхности внутреннего слоя.

Способ осуществляется следующим образ ом.

Совместное безоправочное волочение двух соосно расположенных заготовок, их последующую парогазовую раздачу внутренним давлением в матрице и дальнейшую оправочную прокатку на стане ХПТ, деформации при волочении

„„SU„„! 496962 A 1

2 ния — повышение качества труб sa счет обеспечения возможности устранения макро- и микрорасслоений в зоне сварки слоев и волнистости на поверхности внутреннего слоя. После химической подготовки контактных поверхностей и попарной сборки слои сочленяются безоправочным волочением. Затем полученный полуфабрикат нагревают, производят его парогазовую раздачу. После раздачи осуществляют волочение и прокатку на стане ХПТ по заданным режимам в зависимости от деформации при парогазовой раздаче. Оптимальное сочетание деформаций обеспечивает получение готовой трубы с хорошим сцепле- д нием слоев и высоким качеством ее ф внутренней поверхности. 2 табл. и прокатке на стане ХПТ выбирают в зависимости от деформации при парогазовой раздаче в соответствии с со" отношениями (Оэ 80 0 ° 95) : р ° (1) Яп = (2эО 2 5) Яр (2) \

3 1496962

D — внешний диаметр эаР готовки после парогазовой раздачи,мм;

D tî 1т

E = — — — — — деформация при про- 5

P катке,на стане

ХПТ

d — внешний диаметр гоr товой трубы, мм.

Основным агрегатом, определяющим

1О качество готовых труб, является установка парогазовой раздачи, так как условия деформации на ней предопределяют появление необратимого брака — сквозных порывов на стенке биметаллической заготовки. Поэтому именно деформация при парогазовой раздаче принята sa основную и по ее величине определяются деформации при волочении и прокатке, при выборе конкретных значений которых исходят из следующих соображений. При соотношении деформаций волочения и napo

Еп

К = — наблюдается расслоение основ- ЗО п ного и плакирующего слоев металла, что объясняется недостаточно прочным соединением слоев заготовки на первой стадии деформации. При Кз)0,95 независимо от f p, (..„и К„на внутренней поверхности готовой трубы наблюдаются микродефекты (волнистость), появление которых можно объяснить недостаточным разлаживанием поверх- 4О ности заготовки в процессе раздачи после предыдущего обжатия — редуцирования в процессе волочения.. При

:К с2,0 независимо от fs, Яр иК .не обеспечивается качественное соединение основного и плакирующего слоев готовой трубы (остаточные микропоры), что объясняется недостаточным обжатием заготовки после предшествующей раздачи, приводящей к микросдвигам слоем. При K„ > 2,5 независи- 5О мо от Я, E Р и К происходит макроскалывание слоев трубы (так называемый подрыв плакировки) вследствие того, что сдвигающие напряжения при прокатке превышают прочность сварки слоев трубы, достигнутую в ходе предшествующих операций волочения и парогазовой раздачи. Таким образом, оптимальным является сочетание деформаций, определяемое выражениями (1) и (2), так как в этом случае обеспечивается получение готовой трубы беэ макро- и микродефектов в зоне сварки слоев, а также высокое качество ее внутренней поверхности.

Как при использовании предлагаемого способа, так и при проведении эксперимента используется следующая методика расчета маршрута изготовления биметаллических труб.

Исходными данными, на основании которых рассчитывается весь маршрут изготовления биметаллической трубы, являются диаметр (внешний) готовой трубы d ; толщина внешнего слоя h

Ф Ф т т1 э толщина внутреннего слоя h дефорта мация при парогазовой раздаче

Я = E . Наличие звездочки в индекР Р се указывает на то, что величина исходно задана.

Величины d, 4,1, h . определяются конкретными требованйями потребителя. Величина Я определяется пластичностью деформируемых металлов, составляющих биметаллическую пару, и не должна превышать критической величины ЕР, так как это может приор вести к необратимому браку заготовки — появлению сквозных порывов стенки. Реально Я" = (0,4 — 0,6) Ер „ что гарантирует получение качественных труб. С учетом действительных значений Qр„ f p = 0,13 — 0,20.

В экспериментальнйх исследованиях испольэовали три дискретных значения Я" = 0,13, 0,16, 0,20.

Внешний диаметр заготовки после парогазовой раздачи равен

< т

D ---е =--е (3) р

В соответствии с заявляемым способом К и = К"и - "2 ° Π— 2,5, В экспериментальных исследованиях использовали пять дискретных значений

К 1 8, 2 0 2 25 2 5 27 °

Внешний диаметр заготовки после волочения равен т (1 — К+Г)(б + 1) р р

Внешний диаметр заготовки перед волочением равен

+ Ф

a (Квe,р + 1)

° С (5) ь (I — K@Eß) (Ы+ 1) °

1496962

ds

1Г

h = — Id—

В (12) Отсюда

"в h s п81 (7) D

1 -Е

При этом

-Д (14) d т р= Кя Яр. (8) B соответствии с предлагаемым способом К = К = 0,80 — 0,95. В экс4 периментальных исследованиях использовали пять дискретных значений

K» = 0,75, 0,80 ° О 875(О 95 ° 1 00

Формулы (3) -(5) получены следующим образом. Например, Ф

Dp dr т (6) и р

Подставляя (8) в (7), получают (3). Аналогично получают выражения (4) и (5).

Коэффициент плакировки готовой трубы (соотношение площади поперечного сечения внутреннего слоя и площади поперечного сечения трубы в целом) равен

Ф Ф у + (dr - 2h ri ) — (dr - 2Ь т — 2Ь (й" ) — (d + - 2h „— 2h ) На основании постоянства величины коэффициента плакировки по переделам определяют изменение толщины слоев стенки биметаллической трубы по маршруту ее изготовления.

Суммарная толщина стенки заготовки перед прокаткой (после парогазовой раздачи) равна %

hr

h = — — — - — -) (10)

Р 1 — K""К„Е и р

% + Ф де пт = hòr, + hit — суммарная толщина стенки готовой трубы, мм, К вЂ” коэффициент, отражающий соотношение деформации заготовки по стенке и ее редуцирования по диаметру при прокатке на стане

ХПТ. К = 1 82,2, в эксперименте К»= 2,0 °

Суммарная толщина стенки заготовки после волочения равна

Толщина стенки наружного слоя заготовки перед волочением равна толщина стенки внутреннего слоя равна

Внешний диаметр внутреннего слоя заготовки перед волочением равен где Ь вЂ” зазор между слоями заготовФ ки перед волочением, составляющий на практике величину Д = 1-3 мм (в экспе%

% рименте принимали h.

1 мм).

Таким образом, по исходным параметрам и значениям величин К„, Кв параметры маршрута изготовления биметаллических труб предлагаемым способом определяются полностью.

В ходе экспериментов изготавливали трубы, размеры которых приведены в табл.1.

Компоненты биметаллической пары в эксперименте сталь 10 — 12X18H10T

35 Трубы указанных размеров изготавливали как с внешним, так и с внутренним расположением слоя из нержавеющей стали.

В табл.2 представлены результаты

40 эксперимента изготовления трубы при

Я = 0,16.

При d xhr 57 3,5 мм (с внутренним слоем из нержавеющей стали);

?, =3, 0 мм; Ьт =О, 5 мм; р =О, 1 6;

45 К = 0,80-0 95 и K„= 2,0-2,5 трубы не имеют дефектов. Аналогичные результаты получены при Я = 0,13 и

0,20. При изготовлении труб остальных типоразмеров результаты аналогичны.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления биметаллических труб позволяет повысить их качество.

Формула из о бр етения

Способ производства биметаллических труб, преимущественно из малоуглеродистой нержавеющей стали, 1496962

Пр - 1в

Е в деформация при парогазовой раздаче, внешний диаметр заготовки после парогазовой раздачи, мм, вр

1 Р

Я и д

Г деформация при прокатке на стане

ХПТ внешний диаметр готовой трубы,мм.

Таблица 1 (0,80—

Е„- (г,oDs - ds где

Пв

0,95) f

2,5) бр, d )Ih l ý

2О

57к3,5 57x3,5

57а3,5

64 4,0

25 64i4,0

64 4,0

1 у э мм 1 е деформация при волочении, внешний диаметр заготовки соответственно до и после волочения, мм;

3,0

1,5

0,5

3,0

2,0

1,0

0,5

2,0

3,0

1,0

2,0

3,0

Ps 4

Таблица 2

К „Характеристика качества готовой трубы

1 2

0,750 1 80

Расслоение, микропоры

Расслоение

11

II

Расслоение, подрыв плакировки

Микропоры

Бездефектная труба

Бездефектная труба

То же

Подрыв плакировки

Микропоры

Бездефектная труба

То же

То же

Подрыв плакировки

Мнкропоры

Бездефектная труба

То же

То же

0,750 2,00

0,750 2,25

0,750 2,50

0,750 2,70

0,800 1,80

0,800 2,00

0,800 2,25

0,800 2,50

0,800 2,70

0,875 1,80

0,875 2,00

0,875 2,25

0,875 2,50

0,875 2,70

0,950 1,80

0,950 2,00

0,950 2,25

0,950 2,50 включающий совместное волочение двух соосно расположенных заготовок, парогазовую раздачу в матрице и окончательную деформацию на стане ХПТ, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб эа счет обеспечения возможности устранения макро- и микрорасслоений в зоне сварки слоев и волнистости на поверхности внутреннего слоя, деформацию на стане ХПТ при волочении и прокатке выбирают в зависимости от деформацИи при парогазовой раздаче в соответствии с соотношениями

1 2

О, 950

1,000

2,70

1,80

Волнистость, подрыв плакировки

Составитель И.Николаева

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патаи

Редактор И.Рыбченко

Заказ 4375/16 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãoðîä, ул. Гагарина, 101

1,000

1, 000

1, 000

1,000

1496962

Продолжение табл. 2

Подрыв плакировки

Волнистость, микропоры

Волнистость

2,00

2,25

2,50

2,70