Способ изготовления сварных труб

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб большого диаметра. Цель изобретения - повышение качества труб за счет выравнивания механических свойств по сечению трубы. После нагрева и последующего охлаждения зоны сварного шва до 600..650°С последнюю подвергают деформационной обработке многократным знакопеременным циклическим изгибом в валках 9 - 13 и валках 1 - 5, установленных во внутренней оправке. При этом радиус изгиба в процессе обработки выбирают равным 2,8...3,5 толщины сварного соединения. Способ позволяет исключить литую структуру шва и стабилизировать качество труб. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ) 5 В 21 С 37/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ tHHT СССР (21) 46! 0283/27-?7 (22) ) 8. 1 О. 88 (46) 23,08.90, Бюл. 9 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности и

Днепропетровский металлургический институт (72) M.В.Попов, Н.H.Король, А,Б.Дубоссарский, H.M.Òóðåíêîâ, Н,Д, Ковика, В.M. Ульянов, В,Я.Бондаренко и В.Н.! .!ербина (53) 621.774(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 90!304, кл. В 23 К 9/00, !982.

„„SU „„1586817

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ

ТРУБ (571 Изобретение относится к метал." лургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб большого диаметра. Цель изобретения — повыше ние качества труб за счет выравнивания механических свойств по сечению трубы. После нагрева и последующего охлаждения зоны сварного шва до 600о

650 С последнюю подвергают деформационной обработке многократным знакопеременным циклическим изгибом в валках 9-!3 и валках !-5, установленных во внутренней оправке. При этом радиус изгиба в процессе обработки выбирают равным 2,8-3,5 толщины сварного соединения. Способ позволяет исключить литую структуру шва и стабилизировать качество труб. 1 э.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1 58681 7

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб большого диаметра, 5

Цель — повышение качества сварных труб путем выравнивания механических свойств по сечению трубы, Сущность изобретения заключается в том, что по достижении оптимальной

Температуры после подогрева сварного соединения последнее подвергают мно"

1.ократному энакопеременному изгибу с радиусом изгиба, составляющим 2,83,5 толщины сварного соединения, что

Позволяет стабилизировать механичес"

Кие свойства основного металла трубы и сварного шва.

Параметры деформационной обработки сварного соединения установлены экспериментальным путем. Если число циклов знакопеременного изгиба каждого сечения сварного соединения меньше 5, то в этом случае не произойдет полного дробления литой структуры металла сварного соединения и, следовательно, выравнивая механических свойств металла сварного соединения и основного металла трубы. A если число циклов

:больше 8, то это приведет к появлению 30 дефектов - трещин и разрывов — в ме,талле сварного соединения, приводящих

;к его разрушению, Если радиус изгиба в каждом цикле меньше 2,8 толщины сварного соедине35 ния, то амплитуда действия знакопеременных нагрузок будет низка и не окажет воздействия на изменение структуры металла шва и околошовной зоны. С .увеличением амплитуды знакопеременной 40 деформации в цикле при радиусе изгиба до 3,5 эффективность воздействия циклических нагрузок значительно возрастает. Дальнейшее увеличение амплитуды может привести к отрицательному воздействию: большой величине овализации трубы, что недопустимо по действующим техническим требованиям.

В результате этого в значительной мере труба овализируется, т. е. будет происходить изменение ее диаметра и эффективность знакопеременного изгиба каждого сечения сварного соединения резко снизится, Температура охлаждения сварного соединения в,интер55 вале 600-650 С (эти температуры ниже температуры рекристаллизации) выбрана исходя из наиболее благоприятньгк деформационных условий изгиба, обес". печивающих дробление литой структуры сварного соединения и, следовательно, выравнивание механических свойств.

На фиг,1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — техническая схема производства сварных труб с использованием предлагаемого способа.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит, например, пять последовательно расположенных четырехвалковых клетей и размещенную в них удерживаемую оправку выполненных в виде пяти пар выпуклых валков

1-5, концы которых заключены в двух продольных, связанных между собой сепараторах 6 и 7, удерживаемых по концам захватами 8. При этом в середине продольного профиля одного из валков

9-13 каждой клети выполнены чередующиеся между собой выступы и впадины.

Причем радиус R выступа на поперечном профиле этих валков составляет 2,83,5 толщины t сварного соединения.

Поперечный профиль остальных валков

9-13, а также трех валков 14-16 каждой клети выполнен радиусом, равным радиусу готовой трубы 17. С входной и выходной сторон пятиклетьевого стана установлены задающие ролики 18 и

19 и тянущие ролики 20 и 21. Валки

9-13 кинематически связаны через шестерню 22 между собой, а один из валков соединен с редуктором 23 и электродвигателем 24.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Лист 25 с задающими роликами 26 подают в правильный стан 27, осуществляя era правку, после чего кромки обрабатывают на кромкострогальном станке 28, формуют лист

25 на прессах 29, сваривают трубную заготовку 30 на сварочном стане 31 и удаляют грат гратоснимателем 32. Затем локально нагревают сварное соеди- нение с помощью индуктора 33 до о

1000 С. После этого сварное соединение с помощью подачи воды через спреер 34 охлаждают до 600-650 С и, освободив один из концов удерживаемой оправки путем отсоединения его от захвата 8, размещенного с входной стороды пятиклетевого стана, и задающими роликами 18 и 19, трубную заготовку 30 подают в пятиклетевой стан так, чтобы сварное соединение находилось в середине поперечного профиля вал1 58681

7 6 ром 1220 12,0 мм из стали 17 Г1С в количестве 25 шт.

Перед формовкой трубных заготовок производят подготовку листов в следующей последовательности: правка листов на девятивалковой правильной машине, стружка продольных кромок листов и снятия фаски под углом 45+3 на кромкострогальном станке МС вЂ”, 710 при скорости резания 20 м/мин.

Затем осуществляют формовку трубных заготовок, включающую подгибку кромок листа на кромкогибочном стане со скоростью перемещения листа 25 м/мин, предварительную формовку на прессе

П-960 усилием до 19600 кн (2000 тс), окончательную формовку на прессе П-753 мощностью до 1 96000 кг (20000 тс) с обжатием 0>5Х После этого производят сварку трубных заготовок, состоящую из сборки двух полуцилиндров в сборочном устройстве и задачи их в стан наружной сварки, сварку первого наружного шва, второго наружного шва и пер— вого внутреннего шва, удаление шлаковой корки и остатка флюса, сварку второго внутреннего шва, (скорость свар ки во всех случаях равна 150 м/ч), удаление шлаковой корки и остатков флюса, технологический контроль сварных швов труб.

Сварное соединение нагревают до

1000 С и охлаждают. Затем сварное соо единение труб охлаждают до 680 С, замеряют толщину сварного соединения и определяют по трем измерениям среднее его значение, которое равно 12,55 мм.

После этого каждое сечение сварного соединения подвергают 4-9 циклам знакомеременного изгиба с радиусом изгиба равным 2,6й; 2,8с; 3,!4t; 3,5t; и 4,0t (где t — толщина сварного соединения). Затем производят экспан@ирование с величиной 0,97 на прессерасширителе, гидроиспытание с давлением раздачей 100 кгс/см (10 МПа) и контроль качества труб °

Радиус изгиба сварного соединения замеряют c ïoìoùüþ набора радиусных шаблонов разной величины, а толщину сварного соединения — с помощью специальных скоб, Для контроля качества труб определяют механические свойства металла ков 9 — 13. Включают электродвигатель

24, который через редуктор 23, шестерню 22 сообщает вращение (фиг. 1 и 2)

; валками 9 — 13, Каждое из сечений сварно5 го соединения, перемещаясь, подвергается изгибу выступом валка 9. При дальнейшем перемещении трубной заготовки изгибающий момент меняет знак выпуклыми валками 1. В дальнейшем это же сечение сварного соединения выступом валка 10 изгибается на тот же радиус, затем выпрямляется в исходное состояние выпуклыми валками 2, после чего опять сечение сварного со- 15 единения изгибается выступом валка

11, выпрямляется валками 4, затем изгибается выступом валка 13 и выпрямляется валками 5.

Таким образом, каждое сечение 20 сварного соединения подвергают изгибу (изгиб — выпрямление) с числом цик— лов, которое регулируется количеством кле тей. Валк и 1 4-1 6 п одде ржив ают трубную заготовку 30 в требуемом положе- 25 нии, а захваты 8 удерживают оправку (сепараторы 6 и 7 с валками 1-5) также в требуемом положении. После прохождения трубной заготовки 30 через пятиклетевой стан захватом 8, располо- 30 женным с входной стороны стана, удерживают один из концов оправки (сепараторы 6 и 7), а другой ее конец освобождают от захвата 8, расположенно-1

ro с выходной стороны стана. Затеи тянущими роликами 20 и 21 трубную за-. готовку 30 передают на приемный стол, после чего ее подвергают экспандиро-... ванию на прессе 35 и передают на отделку, При изготовлении каждой трубы 40 все операции повторяют в той же последовательности.

Введение операции деформации сварного соединения в виде знакопеременного изгиба (изгиб — выпрямление) с 45 с определенным интервалом числа циклов и определенной величиной радиуса: (амплитуды) изгиба сварного соединения при температуре ниже температуры рекристаллизации обеспечиваютдробле- 50 ние литой структуры сварного соединения, этим самым устраняют структурную неоднородность между металлом сварного,соединения и металлом трубы и выравнивают механические свойства по сечению трубы. Это увеличивает выход годного на 1,5-2Х.

П р е р. Способ был опробован при изготовлении сварных труб размесварного соединения и основного ме".. талла труб: предел прочности на растяжение при комнатной температуре и ударную вязкость при — 40 С. о

1586817

Ударная вявкость,+

НДв7

Толв1нна 1(аличесвериого ство соединения циклов

t иы радиус нагиба

Ri мм

Способ

Соответствие механических свойств основПредел прочности нв растявенне

НПв

А

Сварное Основной соеди- металл ление трубы ного металла и сварного соединения требованиям

ТУ

Свв рио е соединение

Основной металл трубы

Не соответствуют

То ве

5,0

3,0

560

518,5

524

32,6(2,6 с)

35,1(2,8 t)

39,5(3,15 t)

43,9(3 ° 5 t) .50,2(4,0 с) 3,35

4 3

12,55+ н

3,95

3,15

521

540 в

3iO5

533

519

3,5

523

2,95

Происходит овалитвиия трубы.570

5,5

Не соответствуют

Соответствуют а

525

4,8

3,4

550

518,5

523

524

2,95

3,20

3,15

519,5

2,85

12 ° 55

З.1

3 25

519

522

3,)5

Не соответствуют

То не

Соответствуют

525

3,8

5 О

3,15

580

3110

590

524

2,95

523

519 ° S

524

12

1З в

З>1

3,2

51 9,8

522

12,5S з,з

3 15

3,0

519

Не соответствуют

То ве

Соответствуют

Соответствуют в

Не соответствуют

4,5

518

585

595

4,8

524

3,25

2,98

3,35

525

2,95

524

521

3,10

519

S18

12,55 з ° з

3,2!

4,8

3 ° 4

570

524

3,35

518

4,5

На отдельных обратпах сварные соединения имеют тренииы и мехсвайства ие соотватствуют ТУ

550

4,8

3,15

524

540

3,3

4,95

540

12,55

Для испытаний на предел прочности на растяжение и ударную вязкость от сварного соединения вырезают образцы в соответствии с ГОСТом, а от основного металла трубы в соответствии с

ГОСТом для испытаний на предел прочности на растяжение и на ударную вязкость

Результаты испытаний приведены в 10 таблице. Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает выравнивание механических свойств основного металла трубы и сварного соединения, а следовательно повышает качество сварных труб - механические свойства труб в целом соответствуют предъявляеиьм требованиям.

Способ с пределами, выходящими за предлагаемые (1, 5, 21, 25) или име- 20 ющий только один из предлагаемых пределов (2, 3, 4, 6, 10, 11 15, 16, 20, 22, 23, 24), ие обеспечивает вырав.— нивание механических свойств: разница между пределом прочности на растяже- 25 ние основного металла и сварного соединения составляет 44 МПа, а ударной вязкости 1,96 ИДж/мм

Таким образом, использование изот- 30 ретения обеспечивает повышение каче32,6(2 ° 6 t)

35,1(2,8 с)

39,5(3,15 t)

43,9(3,5 c)

50,2(4,0 С)

32,6(2,6 с)

35,1(2,8 с)

39,5(Э,15 с)

43,9(3,5 t)

50,2(4,0 t)

32,6(2,6 t)

35,1(2,8 с)

39,5(3,15 t)

43,9(3 ° 5 t)

50 2(4 0 c)

32 ° 6(2,6 с)

35iI(2,8 t)

39,5(3,15 c) ства сварных труб за счет выравнивания механических свойств основного металла трубы и сварного соединения, Это достигается использованием регламентированного количества циклов энакопеременного изгиба каждого сечения сварного соединения с величиной радиуса изгиба в зависимости от толщины сварного соединения. формула изобретения

1, Способ изготовления сварных труб, включающий формовку и сварку трубных заготовок, локальный нагрев, деформационную обработку и охлаждение сварного соединения труб, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества труб за счет выравнивания механических свойств по сечению трубы, при деформационной обработке сварное соединение подвергают 5-8 циклам знакопеременного изгиба с радиусом изгиба в каждом цикле, составляющим 2,8-3,5 толщины сварного соединения, 2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что деформационную обработку осуществляют после охлаждения сварного соединения до 600-650 С.

1О

Прод(Зрение таблицы

1 58 )81 7 тпарная яяэкость,в

ИЛа!н йрепеп прочности

Радиус изгиба

Il, ич

Трихина

Способ сяариого соелннення

Гнэрное Оснояной соснине истапл кис I рубы т, мм

43,9(3,5 t) 555 519,$5,3 3,4

50,2(4,0 t) 578 524 5,4 3,25 То ие

12,55 9 595 524, 5 5. 2 3, 35 Не соответствует

24

26

il р и н е.ч а и и е. 7, В, 9, 12, !3, 14, !7, 16, 19 "пре|иагасиья! способ;

I, 5, 21, 25 - способ, н котирон к опии ос э но иикпоя н радиус изгиба яыхолят за иреллагяеные ирелсиы; гlloc io и котором Tlilll,ëo копичестяо ииклов выколит за предлагаемые ирелеиы1

CIIOtOI Н КОтогои (т лько ралиус изгиба ныхопит эа ИРЕЛлдгаеиые

ИРГЛСНЬI

26 - llэасг тный снос ICi.

% Hpllocoollbl средние значения толиииы сварного соелииеиия ° иреиг III lll чиостн иа растякение н уларной вязкости (оирелеляют по трен значениям).

Колнчестяо

llllK IIO8

2, 3, 4, 22, 23, 24

6, 10, I I, 15, 16, 20

На рзстячение

Н11

Сварное Основной соели- металл некие трубы

Соответствие неханических свойств основного металла н сварного соелниеиня требованиям

ТУ

1586817

Составитель А,Сушкин

Редактор А,Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор М.Кучерявая

Заказ 2386 Тираж 489 Подписное

Ф

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧСР

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

Пройзводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101