Способ изготовления гнутого элемента из толстостенной трубы для установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара


 


Владельцы патента RU 2510840:

Российская федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии изготовления гнутых элементов из труб. Осуществляют индукционный нагрев трубы, движущейся через кольцевой индукционный нагреватель, гибку по нагретому участку с охлаждением обдувом зон растяжения и сжатия гиба. При этом скорость движения трубы составляет 5-10 мм/мин, а температура нагрева металла под гибку - 950-1100°С. Гибку с охлаждением трубы ведут при температуре металла зоны сжатия трубы, превышающей температуру металла зоны растяжения трубы. После чего гнутый элемент нагревают в печи со скоростью не более 150°С/ч до температуры 710-730°С и выдерживают в течение 1,0-1,5 ч. Затем нагревают со скоростью не более 150°С/ч до температуры 1030-1040°С и выдерживают в течение времени из расчета 1 мин на 1 мм толщины стенки трубы. Затем охлаждают на воздухе до температуры 100°С и отпускают при температуре 730-780°С в течение 3-10 ч. Улучшается геометрия гнутой трубы. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии изготовления гнутых элементов из труб, и может найти применение при изготовлении гнутых элементов из толстостенных труб среднего и большого диаметра для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара.

Известен способ изготовления гнутого элемента из трубы, включающий местное разупрочнение трубной заготовки нагревом кольцевым индукционным нагревателем и приложение к разупрочненному участку трубы изгибающего и осаживающего усилия, причем ширину кольцевой зоны разупрочнения создают переменной толщины. Способ реализуют с использованием высокочастотного кольцевого индуктора с экраном, которым нагревают трубу до температуры гиба 850-1000°C в течение 1,5 с с формированием треугольной формы зоны разупрочнения по сечению трубы, по которой трубу затем сгибают на требуемый угол гиба (RU 2062156, B21D 7/16, B21D 9/18, опубл. 20.06.1996).

Недостатком известного способа является невозможность его использования для гнутых по радиусам элементов из толстостенных хромистых жаропрочных труб большого диаметра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления гнутого элемента из трубы большого диаметра, включающий индукционный нагрев заготовки трубы до температуры 750-800°C на ее внутренней поверхности при прохождение трубы через кольцевой индукционный нагреватель со скоростью не более 0,5 мм/с и последующую гибку заготовки с заданным радиусом по нагретому участку. При гибке на поверхность трубы распыляют воду.

(JP 6218437, B21D 7/02, B21D 9/18, опубликовано 09.08.1994)

Однако известный способ не исключает образование дефектов на внутренней поверхности как при гибке толстостенной (до 46 мм) трубы диаметром до 800 мм, в частности, хромистой стали 10Х9МФБ или 10Х9 В2МФБР, так и их появление после охлаждения гнутой заготовки. Известный способ также не исключает значительного изменения толщины стенок трубы и овальности гнутого участка, что ограничивает его применение для изготовления гнутых элементов труб, используемых для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара (температура до 600°C и давлении до 40 ата).

Задачей и техническим результатом изобретения является способ изготовления гнутых элементов из толстостенных труб толщиной 20-46 мм из хромистой стали 10Х9МФБ или 10Х9 В2МФБР, обеспечивающий отсутствие дефектов на внутренней стороне гнутого участка, а также изменение толщины стенок и овальности гнутого участка в пределах, допустимых для их использования в установках с высокими и сверхкритическими параметрами пара.

Технический результат достигается тем, что способ изготовления гнутого элемента из толстостенной трубы для установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара включает индукционный нагрев трубы, движущейся через кольцевой индукционный нагреватель, гибку по нагретому участку с охлаждением обдувом зон растяжения и сжатия гиба, для чего используют трубу из хромистой стали 10Х9МФБ или 10Х9В2МФБР толщиной 20-46 мм, при этом скорость движения трубы составляет 5-10 мм/мин и температура нагрева металла под гибку - 950-1100°C, а гибку с охлаждением трубы ведут при температуре металла зоны сжатия трубы на 160-200°C выше температуры металла зоны растяжения трубы, после чего гнутый элемент нагревают в печи со скоростью не более 150°C/ч до температуры 710-730°C и выдерживают в течение 1,0-1,5 ч, нагревают со скоростью не более 150°C/ч до температуры 1030-1040°C и выдерживают в течение времени из расчета 1 мин на 1 мм толщины стенки трубы, охлаждают на воздухе до температуры не более 100°C и отпускают при температуре 730-780°C в течение 3-10 часов.

Технический результат также достигается тем, что обдув зон растяжения и сжатия гиба трубы ведут потоком воздуха или воздушно-водяной смеси, причем отношение расхода потока, обдувающего поверхность трубы в зоне растяжения гиба, к расходу потока, обдувающего поверхность трубы в зоне сжатия гиба, составляет 1,3-2,0.

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами.

Для изготовления отвода коллектора в виде гнутого элемента с углом гиба 90° и радиусом гиба 950 мм использовали заготовку трубы 630×28 мм из жаропрочной хромистой стали 10Х9МФБ, а также заготовку трубы 600×32 мм из жаропрочной хромистой стали 10Х9В2МФБР, допущенных к использованию в установках с высокими и сверхкритическими параметрами пара.

Использовали типовую индукционную нагревательную установку для гибки труб с охлаждением обдувом зон растяжения и сжатия гиба. Заготовку трубы подавали на рольганг, затем ее захватывали специальные механизмы и проталкивали через направляющие ролики и кольцевой индукционный нагреватель - индуктор. После зажатия переднего конца заготовки трубы включали индукционный нагрев и продольную подачу. Гибочная головка установки вела гибку по нагретому участку заготовки трубы, поворачивая передний конец заготовки, которая одновременно осаживалась в нагретой кольцевой зоне.

Скорость движения заготовки трубы из стали 10Х9МФБ через кольцевой индукционный нагреватель установки составила 6 мм/мин, а для заготовки трубы из стали 10Х9В2МФБР - 5,6 мм/мин, при напряжении на индукторе 570 B и токе 370 A. Температура индукционного нагрева на выходе из индуктора составила 1050-1100°C. На выходе нагретой заготовки трубы из индуктора ее поверхность охлаждали обдувом зон растяжения и сжатия гиба потоком воздуха, причем отношение расхода потока, обдувающего поверхность трубы в зоне растяжения гиба, к расходу потока, обдувающего поверхность трубы в зоне сжатия гиба, для заготовки из стали 10Х9МФБ составило 1,8, а для заготовки из стали 10Х9В2МФБР - 1,9. Неравномерность интенсивности охлаждения заготовок обеспечило как необходимые условия для осуществления гиба, в том числе температуру металла зоны сжатия трубы на 180-190°C выше температуры металла зоны растяжения трубы, что, в конечном счете, уменьшило изменение толщины стенки на растянутой зоне гиба и овальность гнутого участка заготовки. Аналогичный результат достигали при использовании обдува воздушно-водяной смесью при изменение скорости движения заготовки в заявленных пределах.

После извлечения из установки гнутый элемент для устранения появления дефектов в виде микротрещин подвергли термической обработке при заявленных условиях. Сначала - нормализации путем нагрева в печи со скоростью не более 135-145°C/ч до температуры 715-725°C и выдержки при указанной температуре в течение 1,4 ч, последующего нагрева в печи со скоростью не более 135-145°C/ч до температуры 1030-1040°C, выдержки в течение времени 28 мин из расчета 1 мин на 1 мм толщины стенки трубы. Затем трубу охлаждали на воздухе до температуры не более 100°C. Режимы термической обработки как для заготовки из стали 10Х9МФБ, так и для заготовки из стали 10Х9В2МФБР были одинаковы.

После этого гнутые элементы отпускали при температуре 760-780°C в течение 10 часов.

В результате осуществления способа по изобретению были изготовлены гнутые элементы из толстостенной трубы из хромистой стали 10Х9МФБ, а также из толстостенной трубы из хромистой стали 10Х9В2МФБР, для установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара, которые не имели дефектов на внутренней стороне гнутой части, а также изменение толщин стенок и овальности гнутого участка в пределах, допустимых для их использования в установках с высокими и сверхкритическими параметрами пара.

1. Способ изготовления гнутого элемента из толстостенной трубы для установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара, включающий индукционный нагрев трубы, движущейся через кольцевой индукционный нагреватель, гибку по нагретому участку с охлаждением обдувом зон растяжения и сжатия гиба, отличающийся тем, что используют трубу из хромистой стали 10Х9МФБ или 10Х9В2МФБР толщиной 20-46 мм, при этом скорость движения трубы составляет 5-10 мм/мин и температура нагрева металла под гибку - 950-1100°C, а гибку с охлаждением трубы ведут при температуре металла зоны сжатия трубы на 160-200°C выше температуры металла зоны растяжения трубы, после чего гнутый элемент нагревают в печи со скоростью не более 150°C/ч до температуры 710-730°C и выдерживают в течение 1,0-1,5 ч, нагревают со скоростью не более 150°C/ч до температуры 1030-1040°C и выдерживают в течение времени из расчета 1 мин на 1 мм толщины стенки трубы, охлаждают на воздухе до температуры не более 100°C и отпускают при температуре 730-780°C в течение 3-10 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обдув зон растяжения и сжатия гиба трубы ведут потоком воздуха или воздушно-водяной смеси, причем отношение расхода потока, обдувающего поверхность трубы в зоне растяжения гиба, к расходу потока, обдувающего поверхность трубы в зоне сжатия гиба, составляет 1,3-2,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, может быть использовано для изготовления декоративных изделий типа завитков, вензелей для арок и т.д.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, может быть использовано для обработки профильных труб квадратного, прямоугольного сечения, в частности для изготовления завитков, вензелей для арок, ворот, оград, решеток на окна, элитной и дачной мебели.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к трубогибочному производству. Зажимное приспособление служит для подведения и зажима заготовки посредством неподвижной зажимной части и подвижного зажимного устройства.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении высокопрочных балок, изогнутых в противоположных направлениях. Машина для роликового формования включает устройство роликового формования и гибочную станцию, Устройство роликового формования содержит ролики для формования листа стального материла в конструкционную балку.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к формированию торсионной балки. Части цилиндрического элемента придают примерно U-образную форму в поперечном сечении, что делают путем сдавливания части цилиндрического элемента в виде трубы в радиальном направлении.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может найти применение при гибке металлических труб, в частности для изготовления теплообменников. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может найти применение при гибке металлических труб, в частности, для изготовления теплообменников. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для производства криволинейных стержневых изделий с внутренним многогранником типа гаечный ключ.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологическому оборудованию с использованием комбинированных технологических процессов гибки, завивки и сборки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к трубогибочному производству, и может быть использовано для изготовления труб многоколенной пространственной формы, в том числе с переменными радиусами изгиба.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к обтяжным пуансонам. Обтяжной пуансон содержит основание и рабочую часть в виде подшипников качения, наружные кольца которых повторяют формообразующую поверхность рабочей части обтяжного пуансона, по которой осуществляют изгиб с растяжением заготовки. Снижается трудоемкость изготовления деталей за счет уменьшения трения скольжения и повышается точность деталей. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Гибка в штампе осуществляется воздействием пуансона на заготовку, уложенную на кольцевую матрицу, с рабочей поверхностью, выполненной по параболе. Радиус пуансона подбирается с учетом пружинения материала заготовки. В центральной части отверстия матрицы размещена дополнительная опора, высота которой регулируется набором сменных листовых прокладок. При этом радиус кривизны рабочей поверхности дополнительной опоры превышает минимальный радиус кривизны получаемых деталей с учетом их толщины. Расширяются технологические возможности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением, и может быть использовано для обработки профильных труб прямоугольного сечения, в частности для изготовления арок, ворот, оград, решеток на окна, элитной и дачной мебели. Видоизменяют поперечное сечение заготовки предпочтительно по всей длине путем образования как минимум на двух противоположных сторонах заготовки декоративных ребер жесткости определенной высоты посредством прокатывания вовнутрь части стенки трубы на упомянутых сторонах. Используют как минимум два прокатных формовочных диска с прижимным устройством. При этом поперечный профиль как минимум одного диска выполнен из условия обеспечения заданной высоты ребра. Расширяются технологические возможности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для двусторонней гибки труб. На станине закреплены узел зажима трубы, гибочный шаблон, ось и гибочный ролик. Узел зажима трубы выполнен в виде двух сопрягаемых П-образных элементов с внутренней поверхностью, ответной наружной поверхности трубы. Гибочный шаблон выполнен с возможностью двусторонней гибки трубы в одной плоскости и с формующей поверхностью, ответной наружной поверхности изгибаемой трубы. Гибочный ролик выполнен с формующей поверхностью, ответной наружной поверхности изгибаемой трубы, и с тремя прямыми плоскостями. Первая плоскость выполнена параллельно оси гибочного ролика и отстоит от оси на величину 0,15-0,25 диаметра гибочного ролика. Вторая плоскость выполнена параллельно первой по оси гибочного ролика на половину высоты узла зажима. Третья плоскость выполнена перпендикулярно второй плоскости из линии на высоте узла зажима. Гибочный ролик размещен с возможностью поворота на оси гибочного ролика, которая помещена в П-образную скобу, которая в свою очередь установлена с возможностью поворота вокруг оси привода гибочного ролика на станине. Ось гибочного ролика размещена в П-образной скобе с обеспечением возможности контактирования второй и третьей плоскостей гибочного ролика с поверхностями узла зажима трубы и формующей поверхности гибочного ролика с формующей поверхностью гибочного шаблона. Повышается качество поверхности изогнутой трубы. 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для гибки труб больших диаметров в различных направлениях. В устройстве для гибки труба направляется в осевом направлении через кольцеобразно охватывающее эту трубу нагревательное устройство индукционного действия. При этом труба удерживается гибочным замком. Устройство содержит по меньшей мере один гибочный рычаг, установленный с возможностью поворота вокруг вертикальной оси поворота и соединенный с гибочным замком. При этом гибочный замок имеет устройство передачи усилий между приемным приспособлением для труб и гибочным рычагом, соединенное с гибочным рычагом с возможностью регулирования диапазона между набольшим и наименьшим радиусом гиба. Кроме того устройство имеет по меньшей мере один дополнительный гибочный замок с дополнительным гибочным рычагом, приемным приспособлением для труб и устройством передачи усилии изгиба от приемного приспособления для труб на дополнительный гибочный рычаг. При этом направление поворота дополнительного гибочного рычага противоположно направлению поворота первого гибочного рычага. Каждый из двух гибочных рычагов может перемещаться параллельно друг другу и перпендикулярно направлению подачи предназначенных для гибки труб. Расширяются технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к гибке листового металла с увеличивающимся радиусом кривизны. Способ гибки осуществляется на листогибочном станке, на основании которого неподвижно установлен формообразующий барабан, набранный из профилированных кулачков, соединенных между собой посредством двух стержней, один из которых является валом, опирающимся на два кронштейна на основании и приводимым во вращение рукояткой. Конец листовой заготовки вставляют в прорезь формообразующего барабана, после чего его поворачивают с помощью рукоятки по часовой стрелке. Упругопластическая деформация листа начинается с момента его прижатия к станине и заканчивается в момент опирания кулачков барабана на основание. После снятия крутящего момента, прикладываемого к рукоятке, заготовка, распружиниваясь, приобретает заданную форму детали. Повышается точность гибки при получении малых радиусов кривизны тонких упругих листов металла. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх