СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ К КОРРОЗИИ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ Российский патент 2013 года по МПК C23F13/16 B23H9/00 C23C8/36 

Описание патента на изобретение RU2488649C2

Изобретение относится к способам повышения стойкости стали к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте.

Известен способ оксидирования стальных изделий, включающий обработку водяным паром, охлаждению до 500°С в среде перегретого пара, а затем на воздухе, отличающийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификации процесса оксидирование производят термически диссоциированным водяным паром в течение 0,1-1,0 минут (а.с. СССР №1070211, С23 7/04).

Недостатками способа являются:

1) необходимость получения диссоциированного водяного пара с температурой от 2000 до 3050°С, что требует применения дорогостоящего плазмотрона;

2) сравнительно низкая стойкость образующейся магнетитовой пленки Fe3O4, которая под действием катодной защиты подвергается электрохимическому восстановлению до метагидрооксида железа III [2FeO(OH)] и гидрооксида железа II [Fe(OH)2], на что уходит не более 5 лет, хотя магнетит и характеризуется пониженной электрохимической активностью.

Известен способ электролизной цементации преимущественно для изделий из алюминиевых и титановых сплавов, включающий выдержку в расплавах карбонатов щелочных металлов при температуре насыщения и заданной плотности тока на катоде, отличающийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости изделий за счет получения карбидов металлов на поверхности изделие выдерживают при 500-600°С и плотности тока на катоде 0,1-1,4 А/м2 в расплаве смеси карбонатов лития, натрия и калия (а.с. СССР №975828, С23С 9/10).

Среди недостатков способа следует отметить:

1) предлагаемый технологический процесс не предусматривает цементации стали, являющейся основным металлом для производства подземных трубопроводов;

2) применение расплава карбонатов щелочных металлов в качестве электролита ограничивает возможности способа и затрудняет обработку крупногабаритных изделий;

3) использование расплавленного электролита при температуре 500-600°С предъявляет требования к герметизации электролизной ванны в целях исключения возможных выбросов ядовитых паров солей лития.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится: 1) способ упрочнения малоуглеродистой стали, включающий нагрев в углеродсодержащей среде до температуры насыщения, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса и сокращения длительности обработки нагрев и выдержку производят в пламени дуги между графитовыми электродами (а.с. СССР №850735, С23С 11/00).

2) Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев и выдержку производят при 1200-1400°С.

Способ также не лишен недостатков:

1) предлагаемая технология предусматривает обработку только малоразмерных изделий;

2) при эксплуатации трубопровода под давлением возможно растрескивание нанесенного защитного и упрочняющего слоя карбида железа на поверхности трубы, что ускорит коррозионные процессы.

Задачей изобретения является предотвращение коррозионных повреждений наружной поверхности подземного катоднозащищенного трубопровода путем нанесения на его поверхность устойчивого к коррозии и действию кислот и щелочей покрытия.

Поставленная задача достигается способом повышения стойкости стальных трубопроводов к коррозии цементацией, включающий нагрев в углеродсодержащей среде до температуры насыщения, выдержку и охлаждение; с целью упрощения процесса и сокращения длительности обработки нагрев и выдержку производят в пламени дуги между графитовыми электродами при 1200-1400°С, причем нагрев поверхности трубы производят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм, при этом поверхность трубы находится на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги, а нагретую электрической угольной дугой поверхность металла на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой, при этом в процессе цементации поддерживается давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления, создаваемого в процессе ее эксплуатации.

Новые существенные признаки:

1) в целях исключения растрескивание нанесенного защитного и упрочняющего слоя карбида железа на поверхности трубы в процессе ее эксплуатации, цементацию ведут поддерживая давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего, создаваемого в процессе ее эксплуатации;

2) для обработки всей наружной (или внутренней) поверхности трубы цементацию ведут методом сканирования, строка за строкой перемещая пламя дуги по поверхности трубы по винтовой линии;

3) нагретую угольной электрической дугой поверхность трубы охлаждают водой в целях интенсификации процесса образования карбидов железа.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что для осуществления способа нагрев пятна диаметром 20-40 мм на поверхности трубы до температуры 1200-1400°С осуществляют высокотемпературным пламенем электродуговой горелки с двумя графитовыми электродами, установленными под углом 30° друг к другу в течение 5-25 с. Зазор между электродами 4-8 мм. Поверхность трубы находится на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги. К электродам подводится электрический ток 50-250 А от сварочного трансформатора. Температура пламени электрической дуги составляет 3000-4000°С. Электродинамическими силами в металл трубы на глубину до 2 мм внедряется атомарный и ионизированный углерод. Пламя дуги перемещается по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с. В целях интенсификации процесса образования карбида железа, нагретую электрической угольной дугой поверхность металла, на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги, охлаждают водой температурой 20°С. Образовавшийся на поверхности трубы плотный слой карбида железа устойчив к коррозии, действию кислот и щелочей и к стресс-коррозии, так как препятствует проникновению в сталь атомарного водорода и имеет прочность 2000 Н/мм2.

Похожие патенты RU2488649C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ТРУБ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ 2014
  • Помазова Анна Викторовна
  • Панова Татьяна Викторовна
  • Геринг Геннадий Иванович
RU2580256C1
Способ восстановления стальных деталей 1981
  • Антропов Владимир Иванович
  • Бешнов Геннадий Владимирович
SU1013514A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (ВАРИАНТЫ) И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1994
  • Суанероул Джакобас
  • Ломбаард Руан
RU2154624C2
СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2011
  • Ефимов Валерий Николаевич
  • Павлов Евгений Александрович
  • Мамонов Сергей Николаевич
RU2482203C1
Способ поверхностного упрочнения детали из стали 2018
  • Балаев Эътибар Юсиф Оглы
  • Литвинов Артем Евгеньевич
RU2688009C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СЕРНИСТЫХ РУД 1934
  • Бирилло А.С.
SU47317A1
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2014
  • Соловьев Рудольф Юрьевич
  • Куликов Владимир Николаевич
RU2563572C1
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ К КОРРОЗИИ АЛИТИРОВАНИЕМ 2014
  • Орлов Павел Сергеевич
  • Голдобина Любовь Александровна
  • Попова Екатерина Сергеевна
  • Королева Марина Михайловна
  • Степанов Антон Сергеевич
  • Козлов Николай Александрович
  • Шкрабак Владимир Степанович
RU2590738C1
СПОСОБ УСКОРЕННОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2007
  • Орлов Павел Сергеевич
  • Шкрабак Владимир Степанович
  • Гусев Валерий Павлович
  • Голдобина Любовь Александровна
  • Мокшанцев Геннадий Фадеевич
RU2355816C2
СПОСОБ УСКОРЕННОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛИ 2004
  • Орлов Павел Сергеевич
  • Гусев Валерий Павлович
  • Голдобина Любовь Александровна
RU2283893C2

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ К КОРРОЗИИ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ

Изобретение относится к способам повышения стойкости металла к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте. Способ цементации стальных труб для трубопроводов включает нагрев до температуры 1200-1400°С в углеродсодержащей среде в пламени дуги между двумя графитовыми электродами электродуговой горелки, выдержку и охлаждение. Нагрев поверхности трубы проводят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм. Поверхность трубы располагают на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги. Нагретую электрической угольной дугой поверхность трубы на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой. В процессе цементации поддерживают давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления. На поверхности трубы получают покрытие, устойчивое к коррозии, а также к действию кислот и щелочей и к стресс-коррозии, поскольку оно препятствует проникновению в сталь атомарного водорода и имеет прочность 2000 Н/мм2.

Формула изобретения RU 2 488 649 C2

Способ цементации стальных труб для трубопроводов, включающий нагрев до температуры 1200-1400°С в углеродсодержащей среде в пламени дуги между двумя графитовыми электродами электродуговой горелки, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев поверхности трубы проводят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм, при этом поверхность трубы располагают на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги, а нагретую электрической угольной дугой поверхность трубы на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой, при этом в процессе цементации поддерживают давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2488649C2

Способ упрочнения малоугле-РОдиСТОй СТАли 1978
  • Антропов Владимир Иванович
  • Гасанов Тельман Гамзатович
  • Бешнов Геннадий Владимирович
  • Мещеряков Георгий Михайлович
SU850735A1
Способ получения кубовых красителей конденсацией 3-карбоксихлоридбензоил-амидо-антрахинона с аминосоединениями 1948
  • Титков В.А.
  • Фомичева А.М.
SU78453A1
Материал для электроэрозионного легирования 1986
  • Гарифуллин Фаат Асатович
  • Каргин Геннадий Васильевич
  • Таймаров Михаил Александрович
  • Гонюх Валерий Михайлович
  • Гисматуллин Раис Минвалеевич
  • Игнатьев Сергей Васильевич
SU1366333A1
СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ 2006
  • Марцынковський Васыль Сигизмундовыч
  • Тарэльнык Вячеслав Борисович
  • Белоус Андрей Валерьевич
RU2337796C2
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1
СПОРТИВНАЯ ИГРА С МЯЧОМ "СОЛНЕЧНЫЙ КРУГ" (ЕЕ ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ 1999
  • Савин Ю.В.
RU2159140C2

RU 2 488 649 C2

Авторы

Голдобина Любовь Александровна

Гусев Валерий Павлович

Орлов Павел Сергеевич

Шкрабак Владимир Степанович

Даты

2013-07-27Публикация

2009-04-27Подача