Патент на изобретение №2279939

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ РЕДУЦИРОВАННЫХ ТРУБ

(57) Реферат:

Изобретение относится к трубному производству, в частности к производству сварных редуцированных труб из углеродистых и низколегированных сталей. Способ производства сварных редуцированных труб включает нагрев непрерывной ленты, ее формовку, подогрев кромок и сварку с последующим редуцированием трубы, нагрев ленты и редуцирование трубы осуществляют в интервале температур фазового превращения, а после сварки производят удаление внутреннего грата обдувкой кислородом изнутри трубы. Изобретение обеспечивает уменьшение потерь металла на окисление, повышение прочности сварного соединения, снижение расхода газа на нагрев и расширение сортамента труб по видам и маркам стали.

Изобретение относится к трубному производству, в частности к производству сварных труб, и может быть использовано при изготовлении сварных редуцированных труб преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей.

Известен способ производства сварных редуцированных труб (Н.А.Богатов, В.В.Ериклинцев, Д.С.Фридман и др. “Новые трубоэлектросварочные агрегаты” Свердловск, 1969, с.9, 10, 26, 36.), заключающийся в том, что непрерывную стальную ленту формуют в холодном состоянии кромками вверх в 10-20 клетях, кромки сформованной заготовки нагревают током высокой частоты с использованием ферритового сердечника, сваривают в валках с вертикальными осями вращения, удаляют резцом наружный и внутренний грат, а затем трубу нагревают до температуры 1100°С и редуцируют.

Однако при формовке кромками вверх в сформованную трубную заготовку попадают охлаждающая жидкость, подаваемая на валки, и срезаемый внутренний грат. Попадание воды в трубу приводит к ее неравномерному нагреву и выбросам пара в зоне сварки и на выходе из редукционного стана, а грат после редуцирования трубы на малые размеры невозможно из нее удалить.

Затраты энергии на деформацию при формовке холодной ленты больше, чем при формовке горячей.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ производства сварных редуцированных труб (А.М.Маскилейсон, Ю.А.Медников “Непрерывные агрегаты печной сварки труб”, М.: Металлургия, 1972 г., с.7, 8, 14).

По этому способу непрерывную стальную ленту нагревают в проходной газовой печи до 1300-1450°С (середина – кромки соответственно), формуют нагретую ленту кромками вниз в одной клети с вертикальным расположением осей валков, перед второй клетью кромки сформованной трубы обдувают снаружи воздухом и кислородом, во второй клети с горизонтальным расположением осей валков трубу сваривают за счет сдавливания кромок при обжатии трубы по диаметру. После выхода из сварочной клети трубу редуцируют при температуре 1250-1150°С в начале редуцирования и 1000-950°С на выходе из редукционного стана. Этим способом производят трубы только из малоуглеродистых сталей.

Недостатками прототипа являются большие потери металла на окисление за счет высокой температуры нагрева ленты, повышенный расход газа на нагрев, снижение прочностных свойств за счет роста зерна и обезуглероживания металла. Кроме того, незначительный перепад между температурой кромок и температурой остальной части сформованной заготовки приводит к недостаточным сварочным давлениям. Это исключает возможность сварки труб из углеродистых (как средне-, так и высокоуглеродистых) и низколегированных сталей.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении потерь металла на окисление, повышении прочности сварного соединения и снижении расхода газа на нагрев, а также в расширении сортамента труб по видам и маркам стали.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе производства сварных редуцированных труб преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей, включающем нагрев непрерывной ленты, ее формовку, подогрев кромок и сварку с последующим редуцированием трубы, согласно изобретению, нагрев ленты и редуцирование трубы осуществляют в интервале температур фазового превращения, а после сварки производят удаление внутреннего грата обдувкой кислородом изнутри трубы.

При нагреве ленты до 1450°С происходит сильный рост зерна, интенсивное окисление и обезуглероживание металла, а при остановках процесса – его пережог, большой расход газа на нагрев.

Учитывая эти недостатки, предложено нагрев ленты производить в интервале температур фазового превращения (A_с1-А_с3) – 770-820°С. В этом температурном интервале углеродистые и низколегированные стали обладают повышенной пластичностью и пониженным сопротивлением деформации по сравнению с аналогичными свойствами в соседних интервалах 770-600°С и 820-950°С. Это позволит снизить потери металла на окисление и расход газа. Формуют нагретую ленту кромками вниз.

Температура кромок ленты должна находиться в интервале температур 1380-1450°С за счет их подогрева одним из известных способов (токами высокой частоты, плазменным и др.). Для повышения температуры кромок, их разделки под сварку, уменьшения образования внутреннего грата и для его снятия производят обдувку кислородом зоны образования сварного шва изнутри трубы под углом навстречу и по ходу ее движения. При обдувке же трубы снаружи попадающий внутрь трубы кислород вызывает усиленное окисление ее внутренней поверхности и приводит к увеличению потерь металла на окисление. Кроме того, брызги металла и окислов прилипают на внутреннюю поверхность трубы и оттуда трудно удаляются.

Редуцирование производят в интервале температур фазового превращения. По сравнению с применяемой в настоящее время технологией редуцирования при температурах 1100-900°С это обеспечит повышение пластичности металла, так как при деформации в период перестройки решетки объемноцентрированной в гранецентрированную и обратно сталь обладает повышенной скоростью разупрочнения, а зерно измельчается. Поэтому редуцирование в предлагаемом температурном интервале обеспечит снижение сопротивления деформации и повышение пластичности металла, а также улучшение механических свойств готовой трубы (повысится предел текучести и относительное удлинение), повышение качества наружной поверхности труб, уменьшение потерь металла на окисление.

Способ реализован следующим образом.

Ленту, поступающую в проходную газовую печь, нагревают до температуры фазового превращения 770-820°С, формуют в трубную заготовку в 4-6 клетях кромками вниз. Это облегчает удаление из трубы попадающей в нее с валков воды и снятого внутреннего грата.

Кромки сформованной заготовки подогревают одним из известных способов, например токами высокой частоты, до сварочной температуры (1380-1450°С). При этом применяемый обычно ферритовый сердечник не устанавливают, так как частичное рассеяние энергии на нагрев всей трубы позволяет снизить расход энергии на ее нагрев перед редуцированием и не приводит к общему увеличению расхода электроэнергии.

Отсутствие в трубе ферритового сердечника облегчает размещение в ней устройства для снятия внутреннего грата и удаление снятого грата из трубы за счет подачи в зону сварки кислорода несколькими струями изнутри трубы под углом навстречу и по ходу ее движения.

Способ был опробован на агрегате ТЭСА РК “8-102” при производстве труб диаметром 33,5×3,2 мм из стали марки Ст2кп.

При этом потери металла на окисление, по сравнению со способом непрерывной печной сварки, снизились в 8-10 раз, почти в два раза был сокращен расход газа на нагрев.

Механические свойства готовых труб по прототипу составляли:

– предел текучести 23-25 кгс/мм²;

– предел прочности 35-38 кгс/мм²;

– относительное удлинение – 24-28%;

по предлагаемому способу соответственно: 25-29 кгс/мм²; 39-41 кгс/мм²; 26-30%, то есть увеличились приблизительно на 10%.

Повышение прочности сварного шва обеспечивается за счет повышения давления на кромки при сварке за счет увеличения перепада температур между кромками и остальной частью сформованной заготовки.

Предлагаемый способ производства сварных редуцированных труб также обеспечивает расширение сортамента труб по видам и маркам стали и может быть использован для сварки труб из углеродистых и низколегированных сталей.

Способ может быть использован при реконструкции действующих и при строительстве новых трубосварочных цехов.

Формула изобретения

Способ производства сварных редуцированных труб преимущественно из углеродистых и низколегированных сталей, включающий нагрев непрерывной ленты, ее формовку, подогрев кромок и сварку с последующим редуцированием трубы, отличающийся тем, что нагрев ленты и редуцирование трубы осуществляют в интервале температур фазового превращения, а после сварки производят удаление внутреннего грата обдувкой кислородом изнутри трубы.