СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБЫ Российский патент 2013 года по МПК C21D9/08 C21D1/40 B21J5/04 

Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления, а также для ремонта насосно-компрессорных труб (НКТ), в частности для высадки труб имеющих разнотолщинность стенки в сечении, обусловленную эксплуатацией трубы в агрессивных средах и механическим износом.

Известен способ обработки насосно-компрессорной трубы, включающий нагрев концов трубы, высадку в гидравлическом прессе, извлечение трубы из пресса и охлаждение концов. (RU 2414983 С2, B21J 13/02, 27.03.2011).

Известен способ изготовления насосно-компрессорной трубы, включающий высадку концов мерных труб на горизонтально-ковочной машине (ГКМ), нагрев высаженных труб в печи до 950-1050°С, закалку путем охлаждения в воде, отпуск, теплую правку и окончательное охлаждение (SU 992601 A, C21D 9/08, 30.01.1983).

Наиболее близким аналогом является способ обработки насосно-компрессорной трубы, включающий нагрев концов мерных труб до Ас₃+(230÷360)°С, фиксацию трубы одновременно в двух местах: в матрице и на заданном расстоянии от высаживаемого конца трубы, высадку каждого конца трубы на горизонтально-ковочной машине со степенью деформации 57,2%, нагрев под отпуск до заданной температуры путем пропускания электрического тока по всему объему трубы с выдержкой. (RU 2418078 C1, C21D 9/08, 10.05.2011).

Задачей изобретения является создание более эффективного способа высадки концов насосно-компрессорных труб.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность получения насосно-компрессорных труб с высоким комплексом прочностных свойств, мелкозернистой однородной структурой по их длине и сечению, а также возможность производить высадку труб обладающих разнотолщинностью стенки по их длине и сечению, обусловленную в частности естественным износом труб в процессе эксплуатации.

Для достижения технического результата в способе термомеханической обработки насосно-компрессорной трубы, включающем нагрев концов труб, фиксацию трубы одновременно в двух местах: в матрице и с помощью зажима на заданном расстоянии от высаживаемого конца трубы, высадку каждого конца трубы за один проход пуансона на горизонтально-ковочной машине, охлаждение, электроконтактный нагрев всего объема трубы под отпуск, нагрев концов трубы осуществляют до Ас₃+(180÷230)°С, фиксацию трубы ведут с помощью зажима на расстоянии 500÷4500 мм от высаживаемого конца трубы, высадку проводят со степенью деформации от 20 до 67%, а нагрев под отпуск ведут до 200-300°С.

Для предотвращения осевого перемещения трубы во время высадки в классических вариантах технологии применяется жесткий упор торца трубы неподвергающегося высадке. Недостатком этого приема является то, что при этом для труб достаточной длины возникает изгибающий момент и нарушается соосность в цепочке матрица - заготовка - пуансон, вследствие чего не могут быть обеспечены требуемые параметры высаженной части трубы.

Для устранения указанных недостатков предлагается закреплять трубу с помощью зажима.

Зажим располагается на расстоянии 500÷4500 мм от торца высаживаемого конца трубы. Жесткость установки зажима должна исключать его перемещение от действия усилия высадочного ползуна ГКМ.

Пример реализации способа.

Обработке подвергают иасосно-компрессорную трубу (ГОСТ 633-80), группы прочности «Д» диаметром 73 мм, внутренним диаметром от 62 до 62,9 мм, минимальной толщиной стенки как по длине, так и по сечению трубы, равной 4,6 мм, длиной 9,2 м из стали 45, исходной структурой имеющей размер зерна 7-8 баллов. Предварительно концы труб длиной 150 мм нагревают в щелевой газовой печи до температуры ковки 1000°С, затем трубу фиксируют одновременно в матрице и на расстоянии 2000 мм от нагретого конца, например гидравлическим зажимом, затем производят высадку за один проход пуансона со степенью деформации до 47%, где формируют высаженный конец длиной 150 мм с наружным диаметром 78,6 мм, внутренним диаметром в плоскости торца трубы 62 мм, толщиной стенки 8,3 мм. Трубу с высаженными концами после ковки охлаждают на воздухе до комнатной температуры 20°С. После остывания трубу подвергают электроконтактному нагреву до температуры отпуска (200÷300)°С, после чего трубу охлаждают до комнатной температуры.

После опиловки заусенца трубы подвергают контролю по геометрическим характеристикам, дефектам наружной и внутренней поверхности и общей изогнутости трубы на соответствие требованиям ГОСТ633-80, ГОСТ Р 52203-2004.

Результаты проверки качества микроструктуры и механических свойств труб представлены в таблице.

№ образ-
ца Участок отбора образцов Временное сопротивление σ_в, МПа Предел текучести σ_т, МПа Относительное удлинение δ, % Твердость, HRC Величина зерна, № 1.1 Высаженная часть 738 435 19.5 16 6 732 420 19.0 1.2 Переходная зона 730 441 18.5 16 6 724 427 19,0 1.3 Тело заготовки 750 442 21,0 15 7 745 451 21,0 Требование ГОСТ 633-80, Группа прочности Д. Исполнение А. не менее 655 не менее 379 не менее 14,3     не более 552

Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления и ремонта насосно-компрессорных труб (НКТ). Для обеспечения высокого комплекса прочностных свойств и мелкозернистой однородной структуры концы труб нагревают до Ас₃+(180÷230)°C, затем фиксируют трубу одновременно в двух местах: в матрице и с помощью зажима на расстоянии 500÷4500 мм от высаживаемого конца трубы. Высадку каждого конца трубы проводят за один проход пуансона на горизонтально-ковочной машине со степенью деформации от 20 до 67% и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. После охлаждения трубу подвергают отпуску путем электроконтактного нагрева всего объема трубы до 200-300°C. 1 табл., 1 пр.

Способ термомеханической обработки насосно-компрессорной трубы, включающий нагрев концов труб, фиксацию трубы одновременно в матрице и с помощью зажима на заданном расстоянии от высаживаемого конца трубы, высадку каждого конца трубы на горизонтально-ковочной машине, охлаждение и электроконтактный нагрев всего объема трубы под отпуск, отличающийся тем, что нагрев концов трубы под высадку осуществляют до температуры Ас₃+(150÷250)°C, фиксацию трубы ведут с помощью зажима на расстоянии 500÷4500 мм от высаживаемого конца трубы, при этом высадку проводят со степенью деформации от 20 до 67%, а нагрев под отпуск - до 200÷300°C.