Способ утилизации труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей
Изобретение относится к изготовлению бесшовных труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей. Способ утилизации труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей включает холодную прокатку трубы, при этом в качестве заготовки используют трубу, бывшую в эксплуатации, подвергают ее термообработке, осветлению и правке, после чего подвергают ее холодной прокатке с общей деформацией металла в очаге деформации не менее 30%, причем термообработку труб из титановых сплавов осуществляют в вакууме при температуре 710-750°С с выдержкой в печи в течение 110-120 мин и остыванием до 20°С вместе с печью, а термообработку труб из коррозионно-стойких сталей осуществляют в проходных печах при температуре 1020-1100°С с выдержкой в печи в течение 15-20 мин и остыванием на воздухе. Изобретение обеспечивает возможность без переплава и горячего передела получить из бывших в эксплуатации труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей товарную трубную продукцию, соответствующую нормативным требованиям. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении широкого сортамента бесшовных труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей.
Известен также принятый за прототип способ изготовления бесшовных труб из сплавов титана (Остренко В.Я. Производство труб из титана и его сплавов. В сб.: Титановые сплавы для новой техники. М.: Наука, 1968) и по трубам из нержавейки (Розов Н.В. Производство труб. М.: Металлургия, с.243-244, 1974, с.12-14), включающий горячее прессование или прошивку трубной заготовки до трубной гильзы, затем холодный передел на станах холодной прокатки до готового размера трубы.
Цель настоящего изобретения - утилизация труб бывших в эксплуатации. В настоящее время оборудование, отслужившее свой срок эксплуатации (например, теплообменники, трубопроводы, энергетические агрегаты), которые содержат до 70% объема труб, разделывают на лом. Последний переплавляют, в частности на трубную заготовку (круг), для последующего горячего и холодного переделов в товарную трубу. Например, на северных и тихоокеанских акваториях России необходимо утилизировать более 100000 т металла кораблей и подводных лодок, из этого объема более 40% - трубы из сплавов титана и нержавейки. Большой объем по утилизации труб дают химическая промышленность и ремонтные работы атомных станций.
Ясно, что бывшие в употреблении (б/у) трубы, условно говоря, почистив и помыв, нельзя применять обратно в промышленности как товарный продукт, так как они не будут соответствовать требованиям нормативных документов (ГОСТ, ТУ, ОСТ):
металл титановых труб за время эксплуатации насыщается из воздуха водородом даже при 20°С и увеличивается зерно, уменьшается твердость, что ведет к изменению механических свойств металла, и, как следствие, трубы не могут быть сданы как готовая продукция по ГОСТ 22897-86 или ТУ 14-3-820-79;
металл коррозионно-стойких сталей за время эксплуатации в трубах теряет устойчивость к межкристаллитной коррозии, увеличивается зерно, уменьшается твердость, и, как следствие, трубы не могут быть сданы как товарная продукция по ГОСТ 9941-81, ГОСТ 19277-73 и др. ТУ.
Задача изобретения состоит в создании способа переработки (б/у) труб из титановых сплавов (ВТ1-0, ПТ1М, ПТ7М, ПТ3В и др.) и нержавейки (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х10Н20Т2, 08Х22Н6Т, ХН32Т, ХН78Т и др.), который позволяет без переплава и горячего передела получить товарную трубную продукцию, соответствующую современным нормативньм требованиям (ГОСТ, ТУ).
Эта задача решена тем, что в способе б/у трубу перед холодной прокаткой подвергают термообработке, осветлению и правке, затем при холодном прокате деформируют металл "трубы по стенке и диаметру на величину не менее 30% в очаге деформаций конкретного маршрута.
Отличие предложенного способа от прототипа заключается в том, что в качестве заготовки используют б/у трубу, которую перед обязательной холодной прокаткой подвергают термообработке, осветлению, правке, а холодный передел б/у трубы осуществляют с общей деформацией не менее 30%.
При этом б/у из титановых сплавов подвергают первоначально термообработке в вакууме (степень разрежения не менее 5·10-3 атм), при температуре 710-750°С с выдержкой 110-120 мин и остывание вместе с печью до 20°С, а б/у трубы из нержавейки подвергают термообработке в газовых или электрических печах при температуре 1020-1100°С, выдержка 15-20 мин, остывание на воздухе. Затем трубы проходят известный процесс осветления (травление в азотно-плавиковых кислотах, пассивация в воде и сушка горячим воздухом). Правка труб перед холодным прокатом необходима, так как после термообработки трубы «кривые».
Перечисленные выше процессы с б/у трубами имеют простое физическое объяснение. А именно, при эксплуатации труб в изделиях, как правило, в агрессивных средах и при циклических нагрузках в металле труб накапливаются остаточные напряжения, увеличивается размер зерна, металл насыщается водородом и другими примесями на поверхности соприкосновения трубы и рабочей среды, что при интенсивной эксплуатации, как правило, ведет к нарушению сплошности металла, появлению микро- и макротрещин. Такие трубы с трещинами - только в лом и в нашем случае не рассматриваются. Критерий наших б/у труб, позволяющий реализовать изобретение - трубы б/у без нарушения сплошности металла (без микротрещин), что легко контролировать на шлифах в испытательных лабораториях, также при контроле неразрушающими методами. В случае отсутствия потери сплошности металла б/у труб термообработка перед прокаткой снимает остаточные напряжения в металле, измельчает величину зерна, убирает газообразные примеси в металле, последующее травление (осветление) убирает твердые примеси на поверхности труб, а последующая интенсивная деформация металла (не менее 30%) при холодной прокатке на станах ХПТ (ХПТР) делает структуру металла труб, соответствующую всем нормативным требованиям как по механическим свойствам, так и по неметаллическим включениям, по содержанию других регламентируемых ГОСТ, ТУ требований.
Предлагаемый способ был опробован в течение 2001-2004 гг. на широком сортаменте б/у труб из сплавов титана и нержавейки, было переработано более 100 т б/у труб. В качестве примера остановимся на наиболее массовых размерах б/у труб - это теплообменные аппараты, в которых сортамент труб 38×3, 25×2, 20×2 мм, длина от 3 до 6 м, изготовленные из сплавов титана ВТ1-0, ПТ1М и нержавейки - 12Х18Н10Т.
Пример 1
Извлеченные из списанного на лом теплообменника трубы 25×2 мм из сплава ВТ 1-0 (средний объем до 5 т из одного аппарата) выборочно подвергают контролю на сплошность на предмет микротрещин, а в ряде случаев и 100% контролю, например, на приборах УЗК. В случае отсутствия микротрещин трубы подвергают вакуумной термообработке (например, в горизонтальной печи диаметром 200 мм, с разрежением 5·10-3 атм), по режиму: нагрев с печью до 710°С, выдержка два часа (120 мин) и остывание в течение трех часов с печью. После извлечения из печи трубы подвергают правке на стандартных косовалковых правильных машинах и осветлению (травлению в азотно-плавиковой кислоте) и после промывки в воде и сушки направляют на прокат (холодный передел на ХПТ32). Маршрут проката: 25×2 мм на готовый размер 16×1 мм, где общая деформация в очаге 86% (по стенке - 50%, по диаметру - 36%).
Трубы 16×1 мм после проката обезжиривают, травлением удаляют следы смазки и подвергают повторной термообработке в вакууме, после чего правка труб и торцовка, предъявление труб на ОТК. Механические испытания и величина зерна показали соответствие труб ГОСТ 22 897-86 обычной точности. Полученные трубы 16×1 мм из ВТ 1-0 нашли применение в агрегатах для очистки воды.
Пример 2
Б/у трубы 25×2 мм из ст. 12Х18Н10Т также оценивались на сплошность, термообработка в печи до 1020°С с выдержкой 15-20°С и после остывания на воздухе осветление (травление), правка, также перекатывались на стане ХПТ32, но по разным маршрутам (под конкретные заказы готовых труб): 25×2 мм на размеры 20×1 мм, 19×1,5 мм, 16×1,5 мм. Во всех случаях общая деформация более 30%. После проката трубы обезжиривают, повторная т/о, осветление(травление), правка, торцовка и испытания труб показали соответствие всех требований ГОСТ 9941-81 на бесшовные холоднокатаные трубы из коррозионностойких сталей.
Передел б/у труб из других сплавов титана ПТ1М, ПТ7М, ПТ3В и нержавейки 10Х17Н13М2Т, ХН32Т и др. в диапазоне размеров 10-219 мм показали высокое качество поверхности, достигается повышенная точность по размерам и соответствуют всем требованиям ГОСТ, ТУ.
1. Способ утилизации труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей, включающий холодную прокатку трубы, отличающийся тем, что в качестве заготовки используют трубу, бывшую в эксплуатации, подвергают ее термообработке, осветлению и правке, после чего подвергают ее холодной прокатке с общей деформацией металла в очаге деформации не менее 30%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку труб из титановых сплавов осуществляют в вакууме при температуре 710-750°С с выдержкой в печи в течение 110-120 мин и остыванием до 20°С вместе с печью.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку труб из коррозионно-стойких сталей осуществляют в проходных печах при температуре 1020-1100°С с выдержкой в печи в течение 15-20 мин и остыванием на воздухе.
