СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ Российский патент 2010 года по МПК B21C1/24 

Изобретение относится к производству труб и может быть использовано при изготовлении тонкостенных труб из коррозионно-стойких сталей, сталей для оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

В качестве прототипа выбран способ волочения труб на закрепленной оправке (Перлин И.Л., Ерманок М.З. «Теория волочения». М.: Металлургия, 1971 с.448), включающий волочение трубы в конусной волоке на закрепленной цилиндрической оправке.

Недостатком указанного способа является низкая точность размеров труб, связанная с внеконтактной упругопластической деформацией на выходе из волоки, а также с упругими и тепловыми деформациями трубы после завершения волочения. Если диаметры калибрующего пояска волоки и рабочей поверхности оправки выполнены равными номинальным размерам готовой трубы, то реальные диаметры трубы оказываются меньше номинальных, а толщина стенки - больше номинальной.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности размеров сечения прецизионных труб.

Указанная задача решается тем, что в способе изготовления тонкостенных труб, включающем волочение трубы в конусной волоке на закрепленной цилиндрической оправке, сначала осуществляют прокатку и безоправочное волочение трубной заготовки, после чего проводят волочение на закрепленной цилиндрической оправке, при этом коэффициент вытяжки по сечению трубы λ составляет 1,25≤λ≤1,48, коэффициент вытяжки по стенке трубы λ_s составляет 0,90λ≤λ_s≤0,94λ, а после волочения на закрепленной цилиндрической оправе осуществляют безоправочное волочение через волоку, диаметр калибрующей части которой принимают равным D_вол=D(0,998+0,0717logλ), где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы.

Прокатка и безоправочное волочение, проведенное до волочения трубы на закрепленной оправке, позволяет обеспечить стабильность размеров трубы и снизить упругую и тепловую деформацию на стадии волочения трубы на закрепленной цилиндрической оправке.

Производство труб 5,2×0,2 включает следующие операции:

Прокатка на стане ХПТ-90 102×12→78×8,5 Обточка, расточка 78×8,5→77×7 Прокатка на стане ХПТ-55 77×7→41×3,6 Прокатка на стане ХПТ-32 41×3,6→20×1,41 Прокатка на стане ХПТР - 15÷30 20×1,41→17×0,90 Прокатка на стане ХПТР - 15÷30 17×0,90→15×0,40 Безоправочное волочение 15×0,40→12×0,43→8,5×0,47 Прокатка на стане ХПТР - 8÷15 8,5×0,47→7,52×0,26 Волочение на закрепленной оправке 7,52×0,26→7,0×0,19 Безоправочное волочение 7,0×0,19→5,2×0,20

Способ осуществляется следующим образом.

При изготовлении бесшовных холоднодеформированных особотонкостенных труб из коррозионно-стойкой стали ЭИ-847 по ТУ 14-159-293-2005 для оболочек ТВЭЛов ядерного реактора с размерами: наружный диаметр 5,2 мм при толщине стенки 0,2 мм и с допусками по наружному диаметру ±0,020 мм, по толщине стенки ±0,030 мм использовали трубную заготовку, полученную на ХПТР 8-15 с наружным диаметром D₀=7,595…7,727 мм и толщиной стенки S₀=0,254…0,266 мм. Для волочильного прохода на закрепленной цилиндрической оправке использовали волоку с диаметром калибрующего пояска D_вол=7,040 мм и оправку диаметром D_оп=6,626 мм. Коэффициент вытяжки по сечению трубы составлял λ=1,365. В результате получены трубы в диапазоне внутренних диаметров от 6,594 мм до 6,608 мм, толщин стенок от 0,203 мм до 0,211 мм. Далее осуществляют безоправочное волочение через волоку с диаметром калибрующей 5,237 мм.

В результате получены трубы с наружным диаметром 5,201…5,206 мм и толщиной стенки 0,205…0,216 мм.

Полученные размеры сечения труб достаточно большой партии полностью укладываются в поля допусков, регламентированные ТУ 14-159-293-2005. Трубы такой точности показывают высокую технологичность при осуществлении реакторных сборок.

Зависимости для определения диаметров волоки и оправки, полученные опытным путем, имеют высокую статистическую надежность и позволяют получать особотонкостенные трубы с узкими полями допусков на внутренний и наружный диаметры и толщину стенок труб. Назначаемая вытяжка является наиболее статистически значимым параметром, поскольку определяет как силу волочения, от которой зависит величина внеконтактной деформации, так и деформационный разогрев труб во время волочения, а следовательно, и величины упругой и тепловой деформации труб после завершения волочения.

Трубы с такими же готовыми размерами, протянутые из тех же заготовок по способу-прототипу, когда размеры волок и оправок совпадали с номинальными размерами готовых труб, все без исключения по диаметру вышли за поле минусового допуска, а по толщине стенки - за поле плюсового допуска.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает более высокую точность размеров особотонкостенных труб, в частности, из коррозионно-стойких сталей для ядерных реакторов.

Изобретение предназначено для повышения точности размеров сечения тонкостенных труб преимущественно из коррозионно-стойких сталей, например, для оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Способ включает волочение трубы в конусной волоке на закрепленной цилиндрической оправке. Стабильность размеров труб и снижение упругой и тепловой деформации обеспечивается за счет того, что сначала осуществляют прокатку и безоправочное волочение трубной заготовки, после чего проводят волочение на закрепленной цилиндрической оправке, при этом коэффициент вытяжки по сечению трубы λ составляет 1,25≤λ≤1,48, коэффициент вытяжки по стенке трубы λ_s составляет 0,90λ≤λ_s<0,94λ, а после волочения на закрепленной цилиндрической оправе осуществляют безоправочное волочение через волоку, диаметр калибрующей части которой принимают равным D_вoл=D(0,998+0,0717logλ), где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы.

Способ изготовления тонкостенных труб, включающий волочение трубы в конусной волоке на закрепленной цилиндрической оправке, отличающийся тем, что сначала осуществляют прокатку и безоправочное волочение трубной заготовки, после чего проводят волочение на закрепленной цилиндрической оправке с коэффициентом вытяжки по сечению трубы λ, составляющим 1,25≤λ≤1,48, и коэффициентом вытяжки по стенке трубы λ_s, составляющим 0,90λ≤λ_s<0,94λ, затем осуществляют безоправочное волочение через волоку, диаметр D_вол калибрующей части которой равен D_вoл=D(0,998+0,0717logλ),
где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы.