БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПОЛОСА, НАПРИМЕР ДЛЯ СВАРНЫХ ТРУБ, И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B23K20/00 

Изобретение относится к области производства биметаллов и изготовления сварных труб и может быть использовано в металлургии для получения листового и полосового проката, например, штрипса для изготовления биметаллических сварных труб.

Известна биметаллическая полоса, изготовленная способом электрошлаковой наплавки. Способ получения биметаллической полосы заключается в том, что на исходную заготовку из рядовой малоуглеродистой стали на установке для электрошлаковой наплавки осуществляют наплавку с двух сторон коррозионностойкой стали, подаваемой в зону наплавки в качестве плавящихся электродов.

Перед наплавкой плакирующего металла производится подготовка поверхности заготовки: зачистка и одновременное придание определенной формы ее поперечному сечению, для компенсации термических деформаций и уменьшения интенсивности поперечного течения металла основного слоя во время прокатки. Готовую трехслойную заготовку нагревают, прокатывают и получают лист, имеющий равномерный, высококачественный плакирующий слой по всей длине полосы, готовый прокат сматывают в рулоны.

Недостатком полосы, полученной способом, описанным выше, является то, что после обработки кромок происходит значительное оголение основного слоя из рядовой стали, что имеет неблагоприятные последствия в процессе дальнейшего хранения и использования полосы, например, для производства сварных труб. В процессе сварки трубы на внутренней и наружной поверхностях сварного шва образуется грат, который по технологии производства сварных труб необходимо удалить. Зачистка шва ведет к оголению основного слоя ввиду того, что защитные слои снимаются вместе с гратом из-за своей небольшой толщины. В результате чего снижается качество сварного шва, возможна коррозия основного металла в месте стыковки, быстрый выход из строя готового изделия. Увеличение же толщины защитных слоев по всей поверхности полосы ведет к перерасходу коррозионностойкого металла, повышению себестоимости полосы (авт. св. N 1447612, кл. В 23 К 25/00, опубл. 30.12.88).

Известен способ получения биметаллической полосы посредством прокатки биметаллической заготовки с периодическим сечением плакирующего слоя, заключающийся в том, что дополнительные заготовки плакирующего материала размещаются между заготовками основного плакирующего слоя, высота каждой из которых равна толщине дополнительной заготовки плакирующего слоя и глубине пазов, выполненных на поверхности основного материала и в которых размещены заготовки основного плакирующего слоя.

Недостатком известного способа является трудоемкость подготовки заготовок и большой расход металла как основного, так и плакирующего слоев. Кроме того, при данном способе невозможно нанесение плакирующего слоя на обратную сторону заготовки (авт. св. N 697293, кл. В 23 К 20/00, опуб. 15.11.79).

Известна биметаллическая полоса для сварных биметаллических труб, изготовленная из лент из основного и плакирующего металлов, предварительно зачищенных до металлического блеска и наложенных одна на другую с последующей совместной формовкой этих двух лент с заранее подготовленными кромками в трубную заготовку. Помимо того, что производится предварительная обработка кромок полосы основного материала, после которой кромка имеет ступенчатую форму, ширина плакирующей ленты должна быть меньше ширины ленты из основного материала. После формовки на наружном слое трубы образуется внутренний продольный паз, который в процессе деформации заполняется плакирующим металлом.

Рассматривая вышеизложенный способ изготовления биметаллической полосы для сварных труб, надо отметить, во-первых, трудоемкость процесса подготовки заготовки, во-вторых, многоэтапность в достижении конечного результата, в-третьих, функциональное назначение защитного слоя, т.е. плакирующий слой имеет только защитные характеристики: коррозионностойкость, стойкость к агрессивным средам и т.п. Так же при расчетах допустимых нагрузок для данных труб во внимание принимается диаметр соответствующий основному слою, т.к. по своей надежности такая труба будет значительно уступать трубам, изготовленным из гомогенных материалов (авт. св. N 388865, кл. В 23 К 20/00, опуб. 05.07.73).

Сущность изобретения заключается в том, что биметаллическая полоса для сварных труб, при одинаковой общей толщине поперечного сечения как посередине полосы, так и в районе кромок, имеет различную толщину защитных слоев, которая по кромке полосы в 2-4 раза больше, чем толщины защитных слоев посередине полосы, и составляет 0,15-0,45 ее общей толщины. Кроме того, для изготовления более узких биметаллических полос с сохранением принципа распределения защитного покрытия коррозионностойкую сталь наносят на предварительно подготовленную заготовку из малоуглеродистой стали с периодическим сечением в виде продольных канавок, выполненных на поверхности заготовки из малоуглеродистой стали с двух сторон симметрично относительно плоскости, проходящей через центр заготовки параллельно ее поверхности, и расстояние между канавками соответствует ширине готовой полосы с учетом уширения при прокатке, порезку же на полосы биметаллической заготовки после прокатки и смотки в рулон производят по центру канавок, т.е. в районе максимальной толщины защитного покрытия.

Дополнительной проверкой научно-технической информации не выявлено источников, аналогичных предложенному устройству и способу по совокупности признаков, приводимых к достижению технического результата, и позволяет сделать вывод, что изобретение является новым, так как оно не известно из уровня техники.

На фиг. 1 изображена биметаллическая полоса для изготовления сварной трубы; на фиг.2 биметаллическая полоса, предназначенная для порезки на узкие заготовки; на фиг.3 биметаллическая сварная труба, изготовленная из биметаллической полосы, после сварки; на фиг.4 то же, с зачищенным гратом.

Биметаллическая полоса (фиг.1) для изготовления сварных труб (фиг.3) состоит из основного малоуглеродистого слоя 1 и нанесенных с двух сторон защитных слоев 2 из коррозионностойкой стали. На крайних участках полосы 3 защитный слой имеет толщину в 2-4 раза больше толщины защитного слоя посередине 4 полосы.

Трехслойный лист (фиг. 2), подготовленный для порезки на узкие полосы, представляет собой полосу, полученную прокаткой трехслойной заготовки. Основной слой 1 из малоуглеродистой стали имеет периодическое сечение с чередованием тонких 4 и толстых 5 участков, на него с двух сторон нанесен плакирующий коррозионностойкий слой 2 с сохранением общей толщины δ_п полосы в поперечном сечении. Порезку прокатаной трехслойной полосы на узкие заготовки производят по центру участков 4, толщина δ_oc основного слоя которых меньше толщины δ_пс плакирующих слоев в 2-4 раза.

Трехслойную трубу (фиг. 3) формуют из биметаллической полосы (фиг.1). Сформированные кромки биметаллической полосы соединяют встык, и полученную трубу подвергают безоправочному волочению. При этом наружный d₁ и внутренний d₂ диаметры трубы уменьшаются, кромки плакирующих слоев образуют на поверхности труба грат 6, который при последующей обработке удаляют (фиг.4). Тонкий защитный слой посередине полосы позволяет снизить расход коррозионностойкой стали и тем самым уменьшить себестоимость штрипса, а увеличение толщины защитного покрытия по краю полосы в 2-4 раза позволит повысить качество и коррозионностойкость кромки полосы, а также качество сварного шва при последующем изготовлении из этой полосы трубы.

Трехслойная труба, изготовленная из полосы, предложенной в данном техническом решении, отличается высокой степенью надежности и может быть подвержена всем нагрузкам, как труба, выполненная из гомогенного материала. Экспериментально проверено, что подобные трубы можно использовать только в агрессивных средах, не только как подводящие или отводящие коммуникации, но и как несущую конструкцию, гнуть, варить, т.е. подвергать механическому воздействию, предусмотренному техпроцессом.

Трубы, выполненные из полосы, изготовленной в соответствии с предложенным техническим решением, имеют высокие прочностные характеристики. Особое внимание необходимо обратить на сварной шов, который получается при сварке встык боковых кромок полосы. Шов имеет утолщенный защитный слой, однородный по химическому составу, а т.к. отсутствует перемешивание материала слоев, защитные свойства шва аналогичны защитным свойствам плакирующего материала и прочностные характеристики сохраняются. Грат, образующийся на наружной и внутренней поверхностях трубы, состоит из коррозионностойкой стали и при зачистке грата поверхность шва (фиг.4) остается коррозионностойкой. Экспериментально получена зависимость качества сварного шва от отношения толщины защитного слоя к толщине полосы (таблица).

Таким образом, оптимальным отношением толщины защитного слоя к общей толщине полосы является величина 0,15-0,45. При таком соотношении толщин гарантировано качество кромки полосы, качество сварного шва, его долговечность.

Использование предложенного способа изготовления биметаллических полос и использование полученных таким образом полос для производства сварных труб позволит уменьшить себестоимость полосы за счет снижения расхода коррозионностойкой стали, повысить антикоррозийные свойства кромки биметаллической полосы, а также снизить стоимости изготовления трубы за счет сокращения затрат на предварительную подготовку заготовки, повысить качество труб за счет высокого качества сварного шва и прочности соединения кромок при изготовлении труб способом сварки.

Использование: изобретение относится к области электрошлаковой наплавки, в частности к способам получения плакированных листов в спецметаллургии для получения сортового и листового проката, например штрипса для сварных труб. Сущность изобретения: биметаллическая полоса выполнена с неравномерной толщиной основного и защитного слоев в поперечном сечении, причем толщина защитных слоев с краев штрипса больше в 2-4 раза толщины защитных слоев посередине полосы и составляет 0,15-0,45 общей его толщины. Для нарезки такой полосы используют биметаллический лист, полученный прокаткой предварительно подготовленной наплавленной заготовки. Заготовка из малоуглеродистой стали в данном случае имеет периодическое сечение с утонением в виде продольных канавок, выполненных на поверхности сляба на расстоянии друг от друга, соответствующем ширине готовой полосы. Защитное покрытие на заготовку наносится неравномерным слоем, отличающимся на глубину продольных канавок. Порезка готового трехслойного листа после прокатки и смотки в рулон осуществляется в местах наибольшей толщины защитного покрытия - по центру канавок. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Биметаллическая полоса, например, для сварных труб, включающая внутренний слой из малоуглеродистой стали и защитные наружные слои из коррозионностойкой стали со специально подготовленными кромками, отличающаяся тем, что основной и защитный слои выполнены с неравномерной толщиной в поперечном сечении, причем толщина защитных слоем с краев полосы в 2 4 раза больше толщины защитных слоев посередине и составляет 0,15 0,45 общей толщины биметаллической полосы. 2. Способ изготовления биметаллической полосы, например, для сварных труб, включающий предварительную подготовку заготовки из основной малоуглеродистой стали, заключающуюся в выполнении на поверхности заготовки продольных канавок по краю полосы или на определенном расстоянии друг от друга и нанесении на эту заготовку защитного покрытия из коррозионностойкой стали неравномерным слоем, нагрев заготовки с покрытием в нагревательной печи, прокатку полосы и смотку ее в рулон, отличающийся тем, что расстояние между канавками выбирают соответствующим ширине биметаллической полосы с учетом уширения при прокатке, а перед смоткой полосы в рулон ее разрезают по центру канавок.