Способ термомеханической обработки труб


 


Владельцы патента RU 2564770:

Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии упрочнения труб нефтяного сортамента из микролегированных сталей непосредственно в процессе горячей деформации. Техническим результатом является повышение прочностных свойств, стабильности механических свойств, минимизация отклонений по геометрическим параметрам готовых труб, а также расширение области применения термомеханической обработки. Для достижения технического результата трубу для окончательной деформации нагревают до температуры 850-920°C, окончательную деформацию производят одновременно с ускоренным регулируемым охлаждением потоком воды объемом не менее 15 м3/ч и направленном на деформируемую трубу касательно валка, до температуры наружной поверхности трубы не более 880°C, после выхода трубы из стана ее дополнительно охлаждают на воздухе в течение 5-13 с до температуры не более 860°C. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии упрочнения труб нефтяного сортамента из микролегированных сталей непосредственно в процессе горячей деформации.

Известен способ термомеханической обработки труб нефтяного сортамента из углеродистых и микролегированных сталей, включающий предварительную деформацию, выдержку на воздухе, нагрев, окончательную деформацию и регулируемое охлаждение, при этом нагрев совмещают с окончательной деформацией (патент РФ №2387718, опубл. 27.04.2010). Недостатком способа является то, что результат от применения возможен только при точной выдержке параметров степени и скорости деформации и температурного режима, что при изменении темпа проката во время настройки, пуска оборудования, внеплановых задержек в процессе деформации труднодостижимо, так как изменяются скорость деформации и температура.

Известен способ прокатки труб с термомеханической обработкой, заключающийся в нагреве, прошивке заготовки, охлаждении водой с наружной поверхности давлением не менее 15 ати, деформации в непрерывном стане со степенью деформации не менее 50% и охлаждением во время деформации до температуры 800-900°C с наружной поверхности валками и потоками охлаждающей воды и с внутренней поверхности предварительно охлажденной до 150-250°C оправкой, индукционном нагреве и окончательной деформации в редукционном стане (патент РФ №2291903, опубл. 20.01.2007). Недостатком способа является его ограниченная применимость только для трубопрокатных агрегатов с непрерывным станом и нестабильность получаемых свойств в случае изготовления труб из среднеуглеродистых микролегированных ванадием сталей. Нагрев, следующий после деформации и охлаждения в непрерывном стане, приводит к рекристаллизации мелкозернистой структуры, что отрицательно влияет на упрочняющие свойства металла труб.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ термомеханической обработки, включающий предварительную деформацию, выдержку на воздухе, нагрев до температуры 800-870°C и окончательную деформацию с ускоренным регулируемым охлаждением до температуры 720-760°C, которое производят в процессе многократной горячей деформации в заневоленном состоянии со средней скоростью охлаждения 40-60°C/с в очаге деформации и 20-30°C/с во время междеформационных пауз (патент РФ №2245375, опубл. 27.01.2005). Недостатком способа по прототипу является низкая температура нагрева под окончательную деформацию, при которой карбиды ванадия в микролегированной ванадием стали растворяются не полностью, из-за чего не достигается упрочняющий эффект от дисперсных выделений. В связи с тем, что структурные превращения не протекают мгновенно во время деформации и ускоренного охлаждения, проводимого на 80-110°C за 2-4 с (как следует из описания), и продолжаются после выхода труб из стана, то это приводит к нарушению геометрического профиля трубы (возникает овальность), концевой кривизне и прямолинейности при изготовлении труб с дополнительными требованиями к ГОСТ 633-80. Также не учтена возможность того, что наружном ускоренном охлаждении охлаждаются до указанной температуры только наружные слои металла трубы, которые впоследствии отогреваются внутренними (менее охлажденными), что снижает эффект термомеханической обработки.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа термомеханической обработки труб нефтяного сортамента из среднеуглеродистых сталей, микролегированных ванадием, обеспечивающего применение его в редукционном, калибровочном станах (расширение области применения термомеханической обработки), повышение прочностных свойств, стабильность механических свойств, минимизация отклонений по геометрическим параметрам готовых труб.

Техническая задача решается тем, что в способе термомеханической обработки труб, включающем предварительную деформацию, нагрев, окончательную деформацию с регулируемым охлаждением и последующим охлаждением на воздухе, согласно изобретению термомеханическая обработка проводится на стадии окончательной деформации в редукционном, калибровочном стане, при этом окончательную деформацию начинают при температуре 850-920°C, во время деформации осуществляют ускоренное регулируемое охлаждение за счет контакта с деформирующими валками и организованными потоками воды в объеме не менее 15 м3/ч, направленными, касательно валка, на деформируемую трубу. Охлаждение осуществляют до температуры не более 880°C на выходе из стана. После деформации в стане трубу охлаждают на воздухе в течение 5-13 секунд до контрольной температуры не более 860°C.

Так как деформирование в калибровочном, редукционном стане является окончательными этапами горячей деформации, то при таких условиях термомеханическая обработка создает окончательную структуру.

Выбранная температура начала окончательной деформации 850-920°C обеспечивает выделение основной части карбидов ванадия непосредственно во время деформации в стане, а проводимое одновременное ускоренное регулируемое охлаждение водой, объем которой определен экспериментально не менее 15 м3/ч, подаваемой на трубу касательно валка, обеспечивает охлаждение трубы до температуры не более 880°C, что приводит к созданию микроструктуры металла трубы с дисперсными частицами. Увеличение температуры более 880°C не обеспечивает получение эффекта упрочнения за счет снижения дисперсности частиц.

Дополнительный контроль температуры производят через 5-13 с после выхода трубы из стана в связи с тем, что температура охлажденной наружной поверхности труб повышается за счет отогрева внутренними (менее охлажденными) слоями металла трубы, особенно при производстве толстостенных труб. При соблюдении параметров термомеханической обработки (в том числе времени дополнительного контроля) обеспечивается указанное ограничение температуры - не более 860°C, т.е. подогрева после деформации не происходит, что позволяет достичь эффекта упрочнения.

Выбранный способ охлаждения исключает возможность искривления труб, их овализацию, что делает возможным применение способа термомеханической обработки для изготовления труб особой точности и с дополнительными требованиями по геометрическим размерам.

Предлагаемый и известный способ опробованы в промышленных условиях. Трубные заготовки диаметром 150 мм выплавлены в 150-тонных дуговых сталеплавильных печах из стали с химическим составом, приведенным в таблице 1. Из трубной заготовки в условиях ОАО «СинТЗ» изготовлены горячедеформированные трубы размерами 73,0×5,5 мм и 88,9×13,0 мм на трубопрокатном агрегате с непрерывным станом ТПА-80: термомеханическая обработка проводилась на редукционном стане. Также изготовлены трубы размерами 146,1×7,7 мм на трубопрокатном агрегате с автомат-станом ТПА-140: термомеханическая обработка производилась на калибровочном стане. Изготовление труб производилось с дополнительными требованиями по геометрическим размерам. Дополнительно произведен анализ на соответствие требованиям ГОСТ 633-80.

Результаты исследования свойств труб приведены в таблице 1. Микроструктура горячедеформированной трубы размером 73,0×5,5 мм, изготовленной с использованием предлагаемого способа, приведена на рис.1. Таким образом, предлагаемый способ обработки позволяет получать для ванадиевых сталей структуру, насыщенную дисперсными выделениями карбида ванадия. В сравнении с прототипом, данный способ позволяет изготавливать трубы особой точности и с дополнительными требованиями по геометрическим размерам.

Таблица 1
Способ Диаметр труб Марка стали Содержание элементов, % масс. Механические свойства Брак по геометрическим размерам (овальность, концевая кривизна, отклонение от прямолинейности), %
C Mn V δв, МПа δт, МПа δ5, % по нормам ГОСТ 633-80 по нормам ТТ НКТ
Заявляемый 73 38Г2СФ (Mn1.20-1.40%, V 0.10-0.13%) 0,40 1,30 0,05 745 594 28 1-2 4-6
89 743 588 27
146 740 580 27
73 ДФ (V 0.04-0.08%) 0,47 0,75 0,06 707 473 25 1-2 4-6
89 702 465 22
146 696 461 24
Прототип 73 38Г2СФ 0,40 1,30 0,05 751 601 25 6-8 20-34
89 721 553 26
114 749 595 24
73 ДФ 0,47 0,75 0,06 710 486 18 6-8 25-36
89 689 424 23
146 703 469 23

1.Способ термомеханической обработки труб нефтяного сортамента, включающий предварительную деформацию, нагрев, окончательную деформацию и ускоренное регулируемое охлаждение, отличающийся тем, что нагрев под окончательную деформацию производят до температуры 850-920°C, а окончательную деформацию производят в редукционном калибровочном стане одновременно с ускоренным регулируемым охлаждением потоком воды до температуры наружной поверхности трубы не более 880°C.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток воды направляют на трубу по касательной к деформирующему валку.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что объем потока воды составляет не менее 15 м3/ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выхода трубы из стана дополнительно осуществляют охлаждение на воздухе в течение 5-13 с до температуры не более 860°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки малоуглеродистой, комплексно-легированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб нефтяного сортамента, например бурильных.

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству труб нефтепромыслового сортамента. Для обеспечения низкой анизотропии предела текучести трубы при приложении к ней различных напряжений, зависящих от среды использования, получают трубу из аустенитного сплава, имеющую предел текучести при растяжении YSLT по меньшей мере 689,1 МПа.

Изобретение относится к области термической обработки. Для предотвращения образования закалочных трещин в стальной трубе осуществляют закалку трубы (1) из средне- или высокоуглеродистой стали или из мартенситной нержавеющей стали, включающую нагрев материала стальной трубы до температуры выше Ас3, охлаждение посредством водяного охлаждения от наружной поверхности стальной трубы, причем концевые участки стальной трубы подвергают воздушному охлаждению, а по меньшей мере часть основного тела, не являющуюся концевыми участками трубы, подвергают водяному охлаждению, обеспечивая содержание мартенсита в материале стальной трубы, за исключением концевых участков, 80% об.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении труб для энергетического машиностроения и оборудования АЭС. Способ производства металлопродукции из легированных марок стали, например нержавеющих и сплавов, включает выплавку стали, горячую деформацию, термическую обработку в интервале температур от 450 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе, холодную деформацию и термическую обработку в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе.

Изобретение относится к области прокатного производства, а точнее к оборудованию, предназначенному для термической обработки труб (нормализации, закалки и отпуска) в трубопрокатных и трубосварочных агрегатах.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при закалке длинномерных, тонкостенных труб из стали СП-28, к которым предъявляются жесткие требования по геометрии внутренней поверхности.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении бурильных труб из легированных марок стали с требованиями к работе удара сварного соединения.
Изобретение относится к способу изготовления ствола стрелкового оружия. Способ включает механическую обработку с образованием канала ствола сверлением, затем его развертку.
Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления и ремонта насосно-компрессорных труб (НКТ). Для обеспечения высокого комплекса прочностных свойств и мелкозернистой однородной структуры концы труб нагревают до Ас3+(180÷230)°C, затем фиксируют трубу одновременно в двух местах: в матрице и с помощью зажима на расстоянии 500÷4500 мм от высаживаемого конца трубы.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к термической обработке деталей с использованием индукционного нагрева. Для предохранения от окисления и улучшения качества внутренней поверхности детали осуществляют закалку детали с нагрева токами высокой частоты при одновременной подаче охлаждающей жидкости на внутреннюю и наружную поверхности трубных деталей в стенде, который содержит стойку, гидравлический подъемник, приспособление, состоящее из верхнего центра, корпуса и пружины сжатия, нижнего центра, индуктора, узла управления подачи охлаждающей жидкости, при этом в верхнем центре выполнены каналы с определенными сечением и углом для подачи и равномерного распределения охлаждающей жидкости на внутренней поверхности трубной детали.

Изобретение относится к области металлургии, в частности производству труб нефтепромыслового сортамента. Для обеспечения низкой анизотропии предела текучести трубы при приложении к ней различных напряжений, зависящих от среды использования, получают трубу из аустенитного сплава, имеющую предел текучести при растяжении YSLT по меньшей мере 689,1 МПа.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении труб для энергетического машиностроения и оборудования АЭС. Способ производства металлопродукции из легированных марок стали, например нержавеющих и сплавов, включает выплавку стали, горячую деформацию, термическую обработку в интервале температур от 450 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе, холодную деформацию и термическую обработку в интервале температур от 750 до 950°C с последующим охлаждением в воде или на воздухе.
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству рессорно-компрессорных штанг нефтяных насосов, выполненных из среднеуглеродистой легированной конструкционной стали.

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.

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.

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.
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству трубных заготовок диаметром от 90 до 110 мм, 140 мм и 150 мм. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству трубных заготовок. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности стальному листу для производства магистральной трубы и способу изготовления стального листа. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству трубной заготовки диаметром от 90 до 110 мм. .

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой прочности, повышенной деформируемости и низкотемпературной ударной вязкости стальную трубу получают свариванием базового стального листа, сформованного в виде трубы, при этом базовый стальной лист содержит, мас.%: C от 0,010 до 0,080, Si от 0,01 до 0,50, Mn от 1,2 до 2,8, S от 0,0001 до 0,0050, Ti от 0,003 до 0,030, B от 0,0003 до 0,005, N от 0,0010 до 0,008, O от 0,0001 до 0,0080, P 0,050 или менее, Al 0,020 или менее, Mo 0,03 или менее, необязательно один или несколько элементов из Cr, Cu и Ni, железо и сопутствующие примеси - остальное, при этом Ceq, полученный посредством определенного выражения, составляет от 0,30 до 0,53, а Pcm, полученный посредством определенного выражения, составляет от 0,10 до 0,20, структура металла базового стального листа содержит от 27 до 90%, в расчете на долю площади, полигонального феррита и твердую фазу, состоящую из бейнита и/или мартенсита, в качестве ее остатка. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 табл., 14 ил.
Наверх