Способ термической обработки сварных труб

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („,742474 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.08,77 (21) 2517440/22-02 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 26.06.80 (Б))М. К. .

С 2in 9/08

Гооударстввииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) И < 62 .785. ,7 (088.8) И. И. Бурняшев, Н. В. Зимин, В. В. Челышев, В. В. Тарасов и В. В. Кириченко (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ

ТРУБ

Изобретение относится к способам термическо обработки сварных цилиндрических изделйй, в частности электросварных труб большого диаметра, с применением индукционного нагрева.

Известны способы термической обработки:

5 электросварных труб с применением индукцион ного нагрева, заключанлциеся в том, что трубы нагреваются под закалку кольцевым индуктором с последующим спрейерным охлаждением, затем следует нагрев под отпуск и охлаждение на воздухе г1).

Недостатком указанного способа является тд, что ударная вязкость зоны сварного соединения после такой термообработки не удовлетворяет требованиям технических условий на трубы.

Известен способ термической обработки труб, который приводит к некоторому повышению прочности труб при сохранении их высокой гластичности и способствует в то же время уменьшению изменения размеров труб. Этот способ вклю.2О чает локальную нормализацию сварного шва и последующую закалку н отпуск всей трубы (2).

Недостатки этого способа — отсутствие равнопрочности сварного соединения и основного металла труб, а также то, что операция локальной нормализации шва требует довольно длительного времени для полного охлаждения щва и, следовательно, между операциями локальной нормализации и последующей объемной термообработкой всей трубы должна быть длительная пауза для медленного охлаждения шва и получения равновесной структуры в нем, что в современном потоке производства термоупрочненных труб нецелесообразно с точки зрения производительности и технологичности процесса.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термообработки труб, в котором предусмотрен локальный предварительный нагрев. сварного шва до некоторой температуры, обеспе. чивающий лри последующем нагреве кольцевым индуктором всей трубы равенство температуры шва и основного металла. При этом максимальная температура нагрева всей трубы выбирается равной температуре аустенитизации основного металла. Для сохранения геометрических размеров трубы в процессе термической обработки предусмотрено калибрующее устройство, одна ютеть которого расположена до кольцевого ин7424

3 дуктора, друтая — после охлаждающего устройства (3).

Недостатки известного способа — отсутствие равнопрочности сварного соединения и основного металла труб, а также то, что для сохранения геометрических размеров труб в. процессе тер5 мообработки применяется сложное и дорогостоящее калибрующее устройство, которое ограничивает производительность процесса термообработки труб. А так как калибровку размеров трубы 10 производят после закалки и отпуска в холодном состоянии, то в результате деформаций происходит снижение пластических свойств материала трубы и сварного шва.

Цель изобретения — обеспечение равнопрочности сварного шва и основного металла.

Указанная цель достигается тем, что первоначально производят локальный нагрев сварного соединения до температуры 650-750 С (в зависимости от соотношения толщины стенки трубы и глубины проникновения тока в металл), а затем сразу же осуществляют нагрев всей трубы кольцевым индуктором до температуры аустенитизации сварного шва 920-1000 С. При этом основной металл трубы нагревают до температур 25 в интервале между Ас1 и Асз. По достижении заданных температур производят закалку труб и индукционный нагрев под отпуск. Вследствие разницы в толщине сварного шва и основного металла труб, последний нагревается до несколько более высоких температур отпуска.

Полная фазовая перекристаллизация металла сварного шва и частичная перекристаллиэация основного металла трубы при нагреве под закалку, а также некоторая разница в температурах З5 их нагрева под отпуск приводят к получению равнопрочности по периметру трубы, к достижению повышенной пластичности при достаточно высокой прочности всего металла, к обеспечению высокой ударной вязкости по всем зонам свар- 4

40 ного соединения и основного металла трубы, а также к заметному снижению деформаций и поводок термообработанных труб.

Экспериментально было установлено, что если толщина стенки трубы (О) не превышает горя- 45 чей глубины проникновения тока в металл (Ьгор), т .е . если б < Лт р то при постоянстве электрических параметров время нагрева элемента сечения трубы от Т, (Т, — температура точки

Кюри) до Taycz (Тауст — температура аустенитизации металла) составляет около 59k общего времени нагрева этого элемента. Если же б?Ь „, то это время увеличивается до двух третей общего времени нагрева элемента сечения трубы. Исходя из этого и была подобрана температура ss

74 4 предварительного локального нагрева сварного шва, обеспечивающая нужное соотношение конечных температур нагрева шва и основного металла трубы при ее объемном нагреве, Экспериментально также установили, что для обеспечения равнопрочности основного металла и сварного шва трубы и получения высокой пластичности при достаточной прочности трубы, температуру нагрева основного металла (в зависимости от марки стали и сварочной проволоки, химического состава стали и соотношения толщин шва и основного металла) выбирают в интервале 770-850 С.

Установлено также, что с ростом отношения толщины шва (Sur) к толщине стенки трубы. : (Зом) при постоянстве подводимой к индуктору мощности, время нагрева элемента сечения трубы должно возрастает пропорционально квадрату разницы отношений толщины.

Пример осуществления описываемого способа.

Согласно предлагаемому способу термическую обработку сварных труб размером 1020х9-12 мм из стали марки 17Г1С в зависимости от толщины стенки трубы проводят по режимам, приведенным в табл. 1, следующим образом, Сварное соединение спиральношовной трубы при вращательнопоступательном движении трубы сначала нагревают плоским индуктором, затем оно входит в . 1кольцевой индуктор, где при постоянной мощности подаваемой на кольцевой индуктор и за < счет выбора поступательной скорости перемещения трубы, шов и основной металл нагреваются до разных температур закалки, затем труба входит в охлаждающее устройство, где производится закалка как сварного шва так и основного металла до одинаковых температур.

В табл. 2 приведены геометрические размеры и механические свойства ursa и основного металла труб термообработанных по предложенному способу. Результаты показывают, что по всем показателям трубы удовлетворяют требованиям технических условий.

Использование предложенного способа позволяет получить: хорошее сочетание прочностных, пластических и вязких свойств сварного шва и основного металла труб, что повышает эксплуатационную надежность труб в целом и позволяет использовать их на рабочее давление до 60 атм; повышение производительности процесса термообработки труб на 10-15% за счет получения на трубах точных геометрических размеров и исключения операций йбследующей калибровки и обрезки торцов труб.

742474

Таблица 1

Нагрев шв под закалку, С

Диаметр и толщина стенки трубы, мм

Нагрев осНОВНОГО

Предварительный

Нагрев шва

И ОСНОВНОГО металла нагрев шва, С металла под отпуск, С

ПОд закалку, С

600+20

820+20

980+20

1020х9 670120

960+20 800+20

610+20

1020х10 690+20

610+20

960+20 80М20

1020х10,5 700+20

940т20 790+20

620т20

1020х12 730+20

Таблица 2

Механические свойства

Геометрические размеры

Диаметр и толщина стенки трубы, м

Основной металл диаметр по орцу, мм т номиналь

ОГО диамет ра трубы, % кгс/мм кгс/мм Х,%

Онър б9 Он? 2 кгрДм кгc/MM кгпв /см

0,8 72,0 — 73,0 50,0 — 52,0 19 — 22 4,2 — 5,5 69,0 — 72,0 5,0 — 8,0

72,5 51 0 21 5 4,8 70,0 8,0

1020х9,0 1018-1022

1020

l020x10,0 1019-1022

1021

68,0 — 70,0 5,0 — 9,0

4,5-6,0

5,0

18 — 23

69,0 — 71,0 48,0 — 50,0

70,0 49,0

0,6

69,0 6,5

86,0 — 70,0 5,0 — 8,0

5,0 — 7,0

6,0

17 — 24

68,0 — 71,0 48,0 — 50,0

69,0 49,0

1020х10,5 1020 1022 0,5

1020,5

68,0 6,0

ЦНИИПИ Заказ 3588/7 Тираж 608 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ термической обработки сварных труб,45 включающий локальный индукционный нагрев сварного шва и последующую закалку и отпуск всей трубы с индукционного нагрева, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения равнопрочного сварного шва и основного

50 металла, сварной шов локально нагревают до

650-750 С, а последующий нагрев всей трубы под закалку производят до достижения швом температуры 920-1000 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Применение токов высокой частоты в машиностроении. Л., "Машиностроение", 1973, с. 71-74.

2. Авторское свидетельство СССР N 461955, кл. С 21 О 9/08, 1973.

3. Патент США Н 3804390, кл. 148-20, 1974 (прототип) .