Способ производства высокопрочных электросварных труб

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»969758.( л (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 17. 06. 80 (21) 2941128/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 3010.82. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30. 10. 82 э1 М Кл з

С 21 D 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785. . 79 (088. 8) Г. Н. Хейфец, В. М. Янковский, И. 11. Усач+, . яев, 3. И. Ланге, Е. А. Соломадина, E. Л. Васильев,т p(.< g, Цептев и Б. Н. Красновский " - 1 . ., 7 „" И4 Гаггно (, с

". r.

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени на М4Ь. ГР. исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности-.. ""Н "Li,",„ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПРОЧНЫХ

ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к производству высокопрочных электросварных труб нефтяного сортамента (обсадных).

Известна технология производства прямошовных электросварных труб средних (и малых) размеров, включающая следующие основные операции: формовку непрерывной полосы, сварку кромок токами высокой частоты, удаление грата, калибрование (1 ).

Различие в уровне показателей прочности, пластичности, вязкости основного металла трубы и металла шва и околошовной зоны исправляется термической обработкой, которой подвергается или вся труба, или металл шва и околошовной зоны. Однако остающиеся после термообработки (обычно нормализации) различия в структуре и химсоставе, а также наличие сильного искривления волокна металла в области сварного шва (обусловленного способом сварки давлением) сохраняют существенную анизотропию механических свойств по периметру труб, ограничивающую в сравнении с бесшовными их применение в промышленности, в частности для добычи нефти и газа (2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства высокопрочных электросварных труб, включающий термическое упрочнение сваренных трубэакалку и отпуск с последующим теплым калиброванием и правкой для ис.правления овализации и кривизны тру- бы. Указанная технология позволяет повысить уровень прочностных свойств малоуглеродисть|х сталей, а также несколько снизить разницу в свойствах по периметру трубы (3 ).

Вместе с тем эта технология не обеспечивает достижение на недорогих малоуглеродистых (например, с содержанием 0,15-0,20% C) сталях комплекса механических и технологических свойств, отвечающих требованиям, предъявляемым, например, к обсадным трубам группы прочности Л (предел текучести равен 65 кг/мм ). Она не обеспечивает также необходимую равномерность механических свойств по периметру труб, что обусловлено укаэанными выше особенностями сварки давлением с применением ралиочастот.

В шве, околошовной зоне и после термообработки сохраняются более низкие значения ударной вязкости, чем в остальной части трубы, причем часто

З0 эти значения ниже требуемых.

969758

40

Кроме того, использованию электросвар ах труб в качестве обсадных препятствует состояние их внутренней поверхности. Удаление внутреннего грата в этих трубах либо вообще не производится, либо он удаляется не полностью, попытки полного удаления внутреннего грата (на трубах средних диаметров) часто приводят к возникновению концентраторов напряжения (рисок, канавок) на внутренней поверхности труб.

Цель изобретения — улучшение комплекса механических свойств металла, достижение большей равномерности свойств по периметру труб и улучшение состояния их внутренней поверхности.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу производства электросварных.труб, включающему формовку полосы, сварку кромок, полное или частичное удаление грата, нагрев труб, их закалку и отпуск, калибрование при температурах отпуска и теплую правку, трубы после нагрева и перед закалкой подвергают раскатке на оправке косорасположенными валками.

Раскатку осуществляют со степенью обжатия по стенке трубы в пределах

12-20Ъ.

На чертеже изображена поточная линия.

Изготовление электросварных труб производится в поточной линии, в которой после трубосварочного стана 1 и устройства 2 для удаления грата установлены проходная печь 3 для нагрева труб перед раскаткой и закалкой, стан 4 поперечно-винтовой прокат ки труб, охлаждающее устройство (наружный и внутренний спрейеры) 5, проходная печь 6 для нагрева труб под отпуск, калибровочный 7 и правильный

8 станы, холодильник 9.

Способ осуществляется следующим образом.

Сваренные на трубосварочном стане

1 трубы с полностью или неполностью удаленным в устройстве 2 наружным и внутренним гратом подвергают нагреву до температур металла выше точки Ас3 на 100+50ОС в печи 3, затем деформируют (раскатывают) по стенке (и диаметру) в стане 4 поперечновинтовой прокатки с обжатием íà оправке (по стенке) на величину 1220Ъ. Выходящие иэ очага,цеформации раскатанные участки труб подвергают в спрейерах 5 одновременному наружному и внутреннему охлаждению (с температуры закалки), После закалки трубы передают в печь б для отпуска при температурах металла в интервале 500-700 С, затем их подвергают теплому калиброванию с деформа-. цией 10-15Ъ в калибровочном стане 7 и теплой правке в правильном стане

8 с последующим охлаждением на холодильнике 9.

Деформация трубы по стенке с обжатием 12-20Ъ в процессе раскатки улучшает структуру и расположение волокон металла зоны шва, в результате чего улучшается комплекс механнческих свойств и происходит их выравнивание по периметру трубы. Одновременно сглаживаются все неровности зоны шва, в частности выступы, остающиеся при неполном удалении грата, продольные канавки и риски, возникающие, как правило, при его полном удалении.

Двустороннее водяное охлаждение трубы при быстром вращении последней обеспечивает получение структур закалки малоуглеродистой стали.

Тепловое калибрование со степенью обжатия 10-15Ъ после отпуска при

500-700 С приводит к существенному измельчении субструктуры стали, в результате чего наряду с дальнейшим повышением прочностных характеристик сохраняется высокая пластичность, вязкость металла и наблюдается снижение порога хладноломкости стали.

Пример. На трубопрокатном заводе на установке 250-2 в линии

ВТМО проведена раскатка и последующая закалка электросварных прямошовных труб из стали марки 20 размером

146х7,4 мм в количестве 15 штук. Из них 10 труб с полностью снятым нару>кным и внутренним гратом и 5 труб со снятым на 60о гратом.

Нагретые в кольцевой печи до

1030 С трубы длиною б м на транспортной скорости передают рольгангами на входную сторону раскатной машины

Р 1 и сразу же задают в валки стана, где деформируют по диаметру до 165 мм и обжимают по стенке до 6,5 мм (12,2Ъ). В процессе раскатки осуществляют одновременное двустороннее охлаждение водой в закалочном устройстве с 960 до 50оС при скорости перемещения труб 0,5 м/с.

Затем трубы после принудительного удаления воды из них передают в термоотдел где нагревают в секционной

I о печи под отпуск до 620 С (группа прочности Е).

После отпуска трубы по одной поступают в калибровочный стаи, где при 600оС деформируются по диаметру до 140 мм с утолщением стенки до

7 О мм. Прокалиброванные трубы передаt о ют на теплую правку при 500 С, а затем на шлепперный холодияьник, где их охлаждают до 50 С и собирают в карман.

Металлографические исследования металла шва, околошовной зоны и ос новного тела труб показывают равномерHocTb non eHHoA cTpóêòóðí закалки

969758

Механические и Электросварные трубы, изготовленные другие характе ристики (средние предлагаемому известному данные) способу способу по Бесшовные трубз после ВТМО с про- катного нагрева

Предел прочности 6э, кг/мм 70,6

60,0

71,0,Ударная вязкость (на поперечных образцах)

КС кгм/см

5 тело трубы зона шва

Отклонения толщины стенки от ноМинала, Ъ:

+10,5 +3,0

+3,0

+2,5

+5,0 т ело трубы зона шва

Состояние внутренней поверхности

Коррозионная стойкость

С остатками грата, канавками и рисками

Низкое сопротивление сероводородному растрескиванию в зоне шва

Гладкая

Гладкая

Высокое сопротивление сероводородному растрескиванию

Высокое сопротивление сероводородному растрескиванию

Таблица 2

Способ

2 (1 I

Показатели

129,61 116,07 111,00

Себестоимость, руб/т

Сквозные приведенные затраты, руб/т

149,37 148,85 131,29

П р и м е ч а н и е. 1 -способ производства путем закалки и отпуска электросварных труб;

2 — путем высокотемпературной термомеханической обработки бесшовных труб;

3 - предлагаемый. (малоуглеродистый мартенсит) . Удовлетворительным является такяе качестве поверхности труб °

Сравнение свойств электросарных труб, изготовленных по предлагаемому способу, с электросварными упрочнен- 5 ными трубами, полученными известным способом, и бесшовными трубами, про7 шедшими термомеханическую обработку с прокатного нагюева. приведены в табл. 1 (сталь во всех случаях угле- 10 родистая, состав, %: С 0,11 Мп 0,4;

Si 0,15; P 0,011; $ 0,032).

Из данных табл. 1 видно, что предлагаемый способ производства высокопрочных электросварных труб в сравнении с известным обеспечивает более высокий уровень и равномерность механических и технологических свойств, I а в сравнении с производством высокопрочных бесшовных труб — значительно большую точность геометрических размеров.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет устранить дефекты в зоне шва, достичь выравнивания структуры и свойств электросварной трубы по ее периметру и обеспечить получение упрочненных труб ответственного назначения (например, обсадных) с необходимым комплексом механических и технологических свойств, используя для этого недорогую малоуглеродистую сталь °

Об экономичности предложенного способа свидетельствуют сравнительные данные табл. 2.

Т а блица 1

969758

Формула изобретения

Составитель A. Илямнев

Редактор В. Петраш Техред Е.Харитончик Корректор Г. Огар

Заказ 8317/29 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ц лиал IITIII "Патент",, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1, Способ производства высокопрочных электросварных труб, включающий формовку полосы, сварку кромок, полное или частичное удаление грата, 5 нагрев труб, закалку и отпуск, калибровайие при температурах отпуска и теплую правку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения комплекса механических свойств и геометрии труб, нагретые трубы перед закалкой подвергают раскатке на оправке косорасположенными валками.

2. Способ по п ° 1. о т л и ч а юшийся тем, что раскатку осуществляют со степенью обжатия по стенке трубы в пределах 12-20%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жуковский Б. Д. и др. Производство труб электросваркой методом сопротивления. M. "Металлургия", 1953.

2. Гуляев Г. И., Войцеленок С. Л.

Качество электросварных труб. М., "Металлургия", 1978, с. 97-122, 3. .Проект,укргипромезà. Арх.

М Д116904, Д116905, Д110249, 1974.