Способ производства холоднодеформированных труб



Способ производства холоднодеформированных труб
Способ производства холоднодеформированных труб

 


Владельцы патента RU 2464325:

ОАО "Первоуральский новотрубный завод" (RU)

Изобретение предназначено для повышения качества и увеличения выхода годного холоднодеформированных труб из стали 08Х14МФ (08Х14МФ-Ш) для теплообменных аппаратов ТЭС и АЭС. Способ включает деформацию и термообработку труб промежуточных размеров, деформацию труб на готовый размер и окончательную термообработку, правку и шлифовку труб. Стабильность значений условного предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2) достигается за счет того, что деформацию труб на готовый размер производят со степенью деформации по стенке трубы не менее 13%, а окончательную термообработку труб проводят при температуре 760-780°C не менее 120 мин с последующим охлаждением на воздухе. 2 ил., 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб из стали марки 08Х14МФ (08Х14МФ-Ш) для теплообменных аппаратов ТЭС и АЭС.

Трубы бесшовные холоднодеформированные размером 14÷16×1,0÷2,0 мм из стали марки 08Х14МФ (08Х14МФ-Ш) по ТУ 1361-023-00212179-2005 поставляют в состоянии после термообработки и правки со шлифованной наружной поверхностью, при этом механические свойства металла труб должны соответствовать значениям:

временное сопротивление разрыву, σв - не менее 441 Н/мм2 (45 кгс/мм2); условный предел текучести, σ0,2 - в пределах 245-392 Н/мм2 (25-40 кгс/мм2); относительное удлинение, δ5 - не менее 25%.

При изготовлении теплообменного аппарата в отверстие трубной доски вставляют с зазором конец трубы, в который вводят вальцовку, и раздают его. При раздаче металл трубы переходит в пластическое состояние, заполняя зазор между трубой и доской, а металл доски - в упругое состояние. При снятии нагрузки от вальцовки металл доски стремится в первоначальное состояние, но ему препятствует пластически деформированная труба. В результате достигается плотное и прочное соединение доски с трубой.

Проблема заключается в том, что трубы теплообменного аппарата эксплуатируются под давлением и должны иметь высокую прочность: условный предел текучести, σ0,2 - не менее 245 Н/мм2 (25 кгс/мм2). При изготовлении теплообменного аппарата, наоборот, чтобы обеспечить плотное соединение доски с трубой, металл труб должен быть пластичным: условный предел текучести, σ0,2 - не более 372 Н/мм2 (38 кгс/мм2).

Известен способ термообработки труб из стали марки 08Х14МФ, включающий нагрев до 770°C, выдержку в течение 3 ч и охлаждение на воздухе [а.с. СССР №1235944, кл. С21D 9/08, 1984].

Данный способ не обеспечивает получения значений предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ производства холоднодеформированных труб из стали 08Х14МФ, включающий прокатку и термообработку труб промежуточных размеров, безоправочное волочение труб на готовый размер (19×2 мм → 16×2 мм), окончательную термообработку, правку и шлифовку труб. При этом окончательная термообработка труб включает нагрев до 850-870°C, выдержку 3-7 мин, нагрев до 900-920°C, выдержку 10-15 мин, охлаждение с печью до 680-700°C, выдержку при этой температуре в течение 90-120 мин. и окончательное охлаждение на воздухе [а.с. СССР SU 1749256 A1 С21D 1/78, 9/08, опубл. 23.07.92. Бюл. №27 - прототип].

Признаком, сходным с отличительным признаком заявляемого способа, является деформация трубы на готовый размер с обжатием ее по диаметру, при этом обжатие по толщине стенки не производят. Существенным признаком в заявляемом способе является деформация трубы на готовый размер с обжатием ее по диаметру и толщине стенки, а именно степень деформации по толщине стенки

составляет не менее 13%.

Основным недостатком известного способа является невозможность обеспечения стабильности значений предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2), что приводит к снижению качества и выхода годного труб.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества и увеличение выхода годного труб путем обеспечения стабильности значений предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2).

Нижнее значение предела текучести σ0,2 не менее 245 Н/мм2 (25 кгс/мм2) установлено требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005, верхнее значение предела текучести σ0,2 не более 372 H/мм2 (38 кгс/мм2) - требованиями Протокола ПР 888-2009 согласования технических требований к трубам по ТУ 1361-023-00212179-2005.

Указанная задача решается тем, что в способе производства холоднодеформированных труб из стали 08Х14МФ, включающем деформацию и термообработку труб промежуточных размеров, деформацию труб на готовый размер и окончательную термообработку, правку и шлифовку труб, согласно изобретению деформацию труб на готовый размер производят со степенью деформации по стенке трубы не менее 13%, а окончательную термообработку труб проводят при температуре 760-780°C не менее 120 мин с последующим охлаждением на воздухе.

Сущность изобретения заключается в том, что заявленное сочетание степени деформации по стенке трубы и режима последующей термообработки труб обеспечивает прохождение полной рекристаллизации в структуре металла. В результате металл труб имеет полностью рекристаллизованную структуру. Тем самым достигается стабильность значений условного предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2) в заявленном способе производства по сравнению с известным.

Выбор значения степени деформации по стенке трубы не менее 13% обоснован тем, что это значение, как установлено экспериментально, обеспечивает при последующей термообработке труб прохождение полной рекристаллизации в структуре металла.

При степени деформации по стенке трубы менее 13% последующая термообработка при температуре 760-780°C не менее 120 мин с охлаждением на воздухе не приводит к образованию рекристаллизованных зерен в металле труб. В этом случае происходит только подрастание зерна, образованного в результате термообработки труб предготового размера. Поэтому требуемая стабильность значений предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2) не может быть обеспечена.

Верхнее значение степени деформации по стенке трубы не оговаривается, так как ограничивать его нецелесообразно: чем больше степень деформации по стенке трубы, тем интенсивнее идет процесс рекристаллизации структуры металла.

Кроме того, верхнее значение степени деформации по стенке трубы определяется способом холодной деформации труб и, как известно из практики, может достигать, например, при волочении на короткой оправке 20÷25%, при прокатке на роликовом стане (ХПТР) 40÷45%, на валковом стане ХПТ 50÷55%.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводилось изготовление холоднодеформированных труб размером 14÷16×1,0÷2,0 мм из стали марки 08Х14МФ (08Х14МФ-Ш) по ТУ 1361-023-00212179-2005. Для получения передельных горячекатаных труб размером 83×9 мм использовали трубную заготовку диаметром ⌀90 мм, поставляемую по ТУ 14-1-1529-2003. Перед холодной деформацией горячекатаные трубы подвергали расточке и обточке.

Пример 1.

По предлагаемому способу проводилось изготовление промышленной партии труб размером 16,0Х1,4 мм из стали марки 08Х14МФ с техническими требованиями по ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009.

Процесс изготовления труб включал следующие операции:

№ прохода Размер труб, мм Операция Степень деформации Режим термообработки
по сечению, % по стенке, %
0 83Х9
1 81Х7,5 расточка, обточка
2 57Х5,6 ХПТ-75 47,78 25,33 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
3 38Х4,1 ХПТ-55 51,71 26,78 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
4 18Х2,01 ХПТ-32 76,87 50,97 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
5 16,2Х1,55 ХПТР 15-30 29,35 22,89 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
6 16Х1,40 Правка, шлифовка

Контроль механических свойств металла труб в состоянии поставки проводили в соответствии с требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009. Результаты контроля представлены в таблице 1. В таблице 1 также приведены требования ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ обеспечивает условный предел текучести в интервале 245÷372 Н/мм2 при временном сопротивлении разрыву не менее 441 Н/мм2 и относительном удлинении не менее 25%.

Пример 2.

По предлагаемому способу проводилось изготовление промышленной партии труб размером 16,0×2,0 мм из стали марки 08Х14МФ с техническими требованиями по ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009.

Процесс изготовления труб включал следующие операции:

№ прохода Размер труб, мм Операция Степень деформации Режим термообработки
по сечению, % по стенке, %
0 83Х9
1 81Х7,5 расточка, обточка
2 57Х5,1 ХПТ-75 52 32 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
3 32Х3,6 ХПТ-55 61,37 29,41 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
4 16,2Х2,05 ХПТ-32 71,62 43,05 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
5 16Х2,0 Правка, шлифовка

Контроль механических свойств металла труб в состоянии поставки проводили в соответствии с требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009. Результаты контроля представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ обеспечивает условный предел текучести в интервале 245÷372 Н/мм2 при временном сопротивлении разрыву не менее 441 Н/мм2 и относительном удлинении не менее 25%.

Пример 3.

По предлагаемому способу проводилось изготовление промышленной партии труб размером 14,0×1,2 мм из стали марки 08Х14МФ с техническими требованиями по ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009.

Процесс изготовления труб включал следующие операции:

№ прохода Размер труб, мм Операция Степень деформации Режим термообработки
по сечению, % по стенке, %
0 83Х9
1 81Х7,5 расточка, обточка
2 57Х5,1 ХПТ-75 52 32 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
3 32Х2,8 ХПТ-55 69,1 45,1 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
4 16Х1,45 ХПТ-32 74,2 48,2 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
5 14,2Х1,26 Волочение на оправке 22,7 13,0 Отжиг 780°C в течение 120 мин, охлаждение на воздухе
6 14Х1,2 Правка, шлифовка

Контроль механических свойств металла труб в состоянии поставки проводили в соответствии с требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005, Протоколом ПР 888-2009. Результаты контроля представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ обеспечивает условный предел текучести в интервале 245÷372 Н/мм2 при временном сопротивлении разрыву не менее 441 Н/мм2 и относительном удлинении не менее 25%.

Пример 4.

По предлагаемому способу изготовлено 139 промышленных партий труб размером 16,0×2,0мм из стали марки 08Х14МФ с техническими требованиями по ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009. Изготовление труб производилось по маршруту, описанному в примере 2.

Контроль механических свойств металла труб в состоянии поставки проводили в соответствии с требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокола ПР 888-2009.

Для оценки стабильности значений условного предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 (25-38 кгс/мм2) был определен объем выборки, необходимый для получения статистически достоверных выводов, который при доверительной вероятности 95% составил 39 партий труб. С помощью таблицы случайных чисел была сформирована выборка из 39 партий труб, изготовленных с использованием предлагаемого способа. При испытаниях фиксировали минимальное, максимальное и среднее значения показателей механических свойств: временного сопротивления разрыву, предела текучести и относительного удлинения. Для статистической обработки результатов использовали классические методы статистического анализа [ISO10017:2003 «Руководство по статистическим методам применительно к ИСО 9001:2000», Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с. - ISBN 5-9221-0707-0]. Для статистического анализа данных использовали открытый программный продукт R [R Development Core Team (2009). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org]. Обработанные результаты испытаний представлены в таблице 1 и иллюстрируются фиг.1.

Для получения сравнительных данных произведена статистическая оценка стабильности значений предела текучести σ0,2 14 промышленных партий труб 16Х2 мм из стали 08Х14МФ, изготовленных известным способом (см. табл.4 описания изобретения SU 1749256 A1 - прототип). Из таблицы взято значение предела текучести готовых труб после операции правки. При статистическом анализе и построении гистограммы (фиг.2) учитывали веса значений предела текучести труб в соответствии с количеством труб в партии. Результаты представлены в таблице 1 и иллюстрируются фиг.2.

На фиг.1 приведены результаты статистической обработки измерений предела текучести труб, изготовленных предлагаемым способом. Представлены гистограмма и кривая плотности распределения. На фиг.1 показаны нижняя (245 Н/мм2) и верхняя (372 Н/мм2) границы значения σ0,2, установленные требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009.

Как видно из фиг.1, для труб изготовленных по предлагаемому способу, условный предел текучести находится в пределах значений нижней (245 Н/мм2) и верхней (372 Н/мм2) границ значения σ0,2, установленных требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009.

На фиг.2 представлена гистограмма и кривая плотности распределения измерений предела текучести труб, изготовленных по прототипу. Показаны нижняя (245 Н/мм2) и верхняя (372 Н/мм2) границы значения σ0,2, установленные требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009.

Как видно из фиг.2, для труб, изготовленных по прототипу, вероятность выхода за верхнюю границу предела текучести, установленную требованиями ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009, составляет более 43%.

При доверительной вероятности 99,99% подтверждена гипотеза о различии средних значений пределов текучести труб, изготовленных по предлагаемому способу и по прототипу (см. табл.1).

При изготовлении труб предлагаемым способом механические свойства полностью соответствуют требованиям ТУ 1361-023-00212179-2005 и Протокола ПР 888-2009 (см. табл.1).

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение качества и увеличение выхода годного труб путем обеспечения стабильности значений предела текучести σ0,2 в интервале 245-372 Н/мм2 при временном сопротивлении разрыву не менее 441 Н/мм2 и относительном удлинении не менее 25%.

Таблица 1
Механические свойства труб из стали марки 08Х14МФ при 20°С, изготовленных предлагаемым способом и известным (прототип)
Способ производства Временное сопротивление разрыву, σв, Н/мм2 Условный предел текучести, σ0,2, Н/мм2 Относительное удлинение, δ5, %
Предлагаемый Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Прототип Пример 4
Требования ТУ 1361-023-00212179-2005, Протокол ПР888-2009 не менее 441 в интервале от 245 до 372 не менее 25%

Способ производства холоднодеформированных труб из стали 08Х14МФ, включающий деформацию и термообработку труб промежуточных размеров, деформацию труб на готовый размер с окончательной термообработкой, правку и шлифовку труб, отличающийся тем, что деформацию труб на готовый размер производят со степенью деформации по стенке трубы не менее 13%, а окончательную термообработку труб проводят при температуре 760-780°C не менее 120 мин с последующим охлаждением на воздухе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиационного материаловедения и может быть использовано в технологических циклах получения полуфабрикатов сплавов на основе ванадия, используемых в качестве конструкционных материалов в реакторах деления и синтеза.
Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству штанг для бурильных машин мелкошпурового бурения (до 4250 мм). .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению трубопровода для транспортировки углеводородов. .

Изобретение относится к атомной технике, а именно к изготовлению оболочек тепловыделяющих элементов реакторов на быстрых нейтронах из радиационно-стойкой стали, в частности к изготовлению труб для элементов активной зоны.

Изобретение относится к области производства труб, в частности коленчатой трубы. .

Изобретение относится к области термической обработки холоднодеформированных труб, используемых при производстве парогенераторов энергоблоков с реакторами БН-600, БН-800

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению нефтегазопромысловой бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали, обладающей прочностью с пределом текучести YS на уровне 95 кфунт/кв.дюйм (665-758 МПа) и повышенной низкотемпературной ударной прочностью
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству трубной заготовки диаметром от 90 до 110 мм

Изобретение относится к области металлургии, в частности стальному листу для производства магистральной трубы и способу изготовления стального листа
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству трубных заготовок
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству трубных заготовок диаметром от 90 до 110 мм, 140 мм и 150 мм

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам формовки тройников, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для изготовления штампованных и штампосварных тройников трубопроводов. Способ изготовления тройника включает нагрев заготовки прямоугольной формы до температуры 750-1000°C, формирование цилиндрической обечайки путем гибки заготовки и выполнения продольного сварного соединения, нагрев до температуры 800-1000°C, производят продольный обжим заготовки, выполняют отверстие для ответвления в заготовке, нагревают заготовку до температуры 800-1000°C, производят радиальное обжатие заготовки, охлаждают большую часть заготовки, расположенной противоположно выполненному отверстию, до температуры не выше 550°C, осуществляют поперечный обжим заготовки с одновременной отбортовкой ответвления пуансоном, диаметр которого не превышает 1,5 диаметра выполненного отверстия, нагревают заготовку до температуры 800-1000°C, выдерживают заготовку при этой температуре не менее 1 мин на 1 мм толщины заготовки и выполняют отбортовку ответвления пуансоном, диаметр которого равен внутреннему диаметру ответвления. Согласно другому варианту тройник изготавливают из трубной заготовки, что обеспечивает повышение качества тройников для трубных магистралей и снижает металлоемкость при их производстве. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой стойкости труб для нефтяных скважин к сульфидному растрескиванию под напряжением (СРН-стойкость) бесшовная стальная труба содержит, мас.%: от 0,15 до 0,50 С, от 0,1 до 1,0 Si, от 0,3 до 1,0 Mn, 0,015 или менее P, 0,005 или менее S, от 0,01 до 0,1 Al, 0,01 или менее N, от 0,1 до 1,7% Cr, от 0,4 до 1,1% Мо, от 0,01 до 0,12 V, от 0,01 до 0,08 Nb, от 0,0005 до 0,003 В или дополнительно содержит от 0,03 до 1,0 мас.% Cu и имеет микроструктуру, которая содержит 0,40% или более растворенного Mo и фазу отпущенного мартенсита, которая является главной фазой и которая имеет зерна первичного аустенита с размером зерна 8,5 или более и 0,06 мас.% или более диспергированного осадка M2C-типа, имеющего по существу зернистую форму. Материал стальной трубы нагревают до температуры от 1000 до 1350°C, осуществляют горячую прокатку в бесшовную стальную трубу заданной формы, охлаждение трубы до комнатной температуры со скоростью не ниже скорости охлаждения воздухом и отпуск бесшовной стальной трубы при температуре от 665 до 740°C. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к нержавеющей стали для нефтяной скважины и трубе из нержавеющей стали для нефтяной скважины. Нержавеющая сталь для нефтяной скважины содержит, % по массе: С не более 0,05, Si не более 0,5, Mn от 0,01 до 0,5, Р не более 0,04, S не более 0,01, Cr свыше 16,0 и не более 18,0, Ni свыше 4,0 и не более 5,6, Мо от 1,6 до 4,0, Cu от 1,5 до 3,0, Al от 0,001 до 0,10, и N не более 0,050, причем остальное составляют Fe и примеси. Микроструктура стали содержит мартенситную фазу и ферритную фазу, имеющую объемную долю от 10 до 40%. Коэффициент распределения ферритной фазы превышает 85%. Сталь обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 44 пр.
Наверх