Патент на изобретение №2255992
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ИЗНОСОСТОЙКАЯ ТРУБА
(57) Реферат:
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству труб из низкоуглеродистых сталей. Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости труб в условиях агрессивной среды. Труба содержит внутренний износостойкий слой, внешний коррозионно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между двумя переходными слоями, при этом износостойкий слой является твердым раствором кремния в
Изобретение относится к производству труб, в частности труб из низкоуглеродистых марок сталей. Такие трубы используются во многих отраслях промышленности и строительства, так как они сравнительно дешевы и хорошо поддаются механической обработке. Технология производства горячекатаных и сварных труб описана, например, в книге П.И.Полухина и др. “Прокатное производство”, 3-е изд., М., “Металлургия”, 1982, с.591-659. Для повышения износостойкости и коррозионной стойкости труб из низкоуглеродистых сталей применяют защитные покрытия – металлические (например, цинком), эмалевые и керамические, что ведет к значительному удорожанию труб. Кроме того, такие покрытия затрудняют монтаж труб, а при их соединении сваркой нарушается целостность покрытия. Известна износостойкая труба из низкоуглеродистой стали, содержащая внутренний и внешний износостойкие слои с ледебуритной структурой и имеющая повышенную устойчивость к термодинамическим деформациям (см. пат. РФ №2044778, кл. С 21 D 9/08, опубл. в БИ №27, 1995 г.). Недостатком такой трубы является невысокая коррозионная стойкость в агрессивных средах. Прежде всего, в кислотах (азотной, серной, соляной и др.). Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является износостойкая труба по пат. РФ №2049124, кл. С 21 D 9/08, С 23 С 8/22, опубл. в БИ №33, 1995 г. Эта труба содержит внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита, внешний коррозионно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 HRC составляют 0,01…0,10 толщины стенки трубы. Недостатком известной трубы также является невысокая коррозионная стойкость при эксплуатации в агрессивных средах, например, при перекачивании химически активных жидкостей. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости труб в условиях агрессивной среды. Для решения этой задачи у трубы, содержащей внутренний износостойкий слой, внешний коррозионно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между двумя переходными слоями, износостойкий слой является твердым раствором кремния в Сущность заявляемого технического решения состоит в создании такой структуры металла трубы, параметры которой (структуры) обеспечивают как износостойкость изделия, так и его коррозионную стойкость, необходимую для работы в агрессивных средах и с химически активными жидкостями типа кислот. Предлагаемое содержание углерода во внутреннем износостойком слое уплотняет структуру этого слоя, что повышает коррозионную стойкость в водных растворах соляной кислоты и сероводорода (это характерно для канализационных труб). Схема строения предлагаемой трубы показана на чертеже. Труба содержит наружный слой 1 из феррита, слой 2 из низкоуглеродистой стали, внутренний слой 3 из твердого раствора кремния в Выполнение слоя 3 из твердого раствора кремния в Так как в производственных условиях, при транспортировке, монтаже, ремонтах и эксплуатации на поверхности труб возникают риски, царапины и забоины глубиной до 0,3 мм, то в результате этого может произойти полное разрушение защитного слоя. Увеличение толщин внутреннего износостойкого слоя 3 и внешнего коррозионно-стойкого слоя 1 позволяет сохранить защитные свойства указанных слоев в реальных условиях эксплуатации труб. Внутренний слой 3 трубы может быть получен диффузионным насыщением поверхности (см., например, справочное пособие Л.Я.Попилова “Советы заводскому технологу”, Л., “Лениздат”, 1975, с.86), а наружный слой 1 – из феррита, способом, описанным в пат. РФ №2049124 и взятом в качестве ближайшего аналога. Опытные образцы предлагаемой сварной трубы были изготовлены в листопрокатном цехе №7 ОАО “Магнитогорский меткомбинат”: с наружным диаметром 20 мм при толщине стенки 3,2 мм и с наружным диаметром 72 мм при толщине стенки 3,5 мм. Каждый профилеразмер был выполнен в двух вариантах: по известному (см. пат. РФ №2049124) и предлагаемому. Испытания образцов на коррозионную стойкость проводились в Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК”, а их результаты приведены в таблице.
Из таблицы следует, что коррозионная стойкость предлагаемой трубы (по величине износа ее стенки) была выше, чем у известной, при испытаниях в воде в 50 раз, при прокачке азотной кислоты в 5,6 раза и серной кислоты – почти в 4,7 раза. Таким образом, опытная проверка заявляемого технического решения подтвердила его приемлемость для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом. Технико-экономические исследования, поведенные на комбинате, показали, что предлагаемая износостойкая труба по своим эксплуатационным свойствам сравнима с трубами из нержавеющих аустенитных сталей, но дешевле их ориентировочно в 2,5 раза. Пример конкретного выполнения Износостойкая сварная труба из ст. 3 диаметром 72 мм и с толщиной стенки 3,5 мм содержит внешний коррозионностойкий слой из феррита толщиной 0,4 мм, внутренний износостойкий слой такой же толщины, являющийся твердым раствором кремния в Труба изготовлена путем химико-термической обработки сварной заготовки. При этом осуществляется нагрев ее внутренней поверхности токами высокой частоты в углеродосодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращение трубы с заданной угловой скоростью вокруг ее продольной оси.
Формула изобретения
1. Износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой, внешний коррозионно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между двумя переходными слоями, отличающаяся тем, что износостойкий слой является твердым раствором кремния в 2. Износостойкая труба по п.1, отличающаяся тем, что содержание углерода во внутреннем износостойком слое не превышает 0,02 об.%.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
– железе с твердостью 200÷300 ед. HV и с содержанием кремния 14,5…18,0 об.%, толщина коррозионно-стойкого слоя и износостойкого слоя составляет 0,02…0,20 толщины стенки трубы; содержание углерода во внутреннем износостойком слое может не превышать 0,02 об.%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
