СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ МЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗМЕРОМ ВН.279Х36 (351Х36) И ВН.346Х40 (426Х40) ММ ИЗ СТАЛИ МАРОК 10ГН2МФА+08Х18Н10Т С ВНУТРЕННИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ СТАЛЬЮ 08Х18Н10Т ТОЛЩИНОЙ 7±2 ММ Российский патент 2014 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно, к способу производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм из стали марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т с внутренним плакирующим слоем сталью 08Х18Н10Т толщиной 7±2 мм и может быть использовано при прокатке предельных труб-заготовок размером 371×50,5×4500 и 446×54×6100 мм на трубопрокатной установке 8-16′′ с пилигримовыми станами из биметаллических заготовок, состоящих из рубашек стали 10ГН2МФА, втулок стали 08Х18Н10Т и торцевых колец из углеродистых марок стали, и последующей механической обработке - расточке и обточке их в товарные механически обработанные трубы размером вн.279×36×4500 и вн.346×40×6000 мм.

До 1991 г. трубы данного сортамента для трубопроводов Ду-350 первого контура АЭС с реакторами ВВЭР-1000 закупали в Японии. Трубы изготавливали методом наплавки плакирующего слоя под флюсом на внутреннюю поверхность предварительно механически обработанной трубы стали из марки 10ГН2МФА с последующей расточкой наплавленного слоя до заданных размеров.

Недостатком данного способа производства биметаллических труб является то, что при изготовлении отводов наплавленный слой трещит (разрушается) и использовать их для гнутых профилей объектов атомной энергетики не представляется возможным.

В трубной промышленности известен способ производства бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб диаметром 530-550 мм из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами, включающий отливку слитков ЭШП размером 610×1725±25 мм, механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки диаметром 590±5 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности в зависимости от марки стали и сплава, прошивку слитков-заготовок в гильзы-заготовки на оправке диаметром 260±10 мм с подъемом по диаметру не более 2,0% и длиной не более 2000 мм, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного или горячего посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в гильзы на оправке диаметром 360±10 мм с подъемом или посадом по диаметру не более 5,0%, прокатку горячедеформированных передельных труб диаметром не более 450 мм с отношением D/S<10, при этом заготовки размером 590±5,0×100±5,0×1725±25 мм растачивают на размер 590±5,0×220±5,0×1725±25 мм, нагревают до температуры пластичности и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 620×вн.365×1950-2000 мм на оправке диаметром 350 мм с подъемом по диаметру δ=4,0-6,0%, гильзы-заготовки после повторного нагрева прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 600×вн.505-515×2950-3100 мм на оправке диаметром 490-500 мм с подъемом по диаметру δ=5,5-6,5%, которые затем прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в передельные трубы диаметром 530-550 мм с отношением D/S=13,5-15,0 с припуском по толщине стенки под механическую обработку - обточку и расточку, а толщину снимаемых слоев металла при обточке и расточке определяют из выражений Δ=D/S*K и Δ₁=D/S*K₁, где Δ - толщина снимаемого слоя металла при обточке горячекатаных труб по наружной поверхности, мм; Δ₁ - толщина снимаемого слоя металла при расточке горячекатаных труб по внутренней поверхности, мм; D - наружный диаметр горячекатаных труб, мм; S - толщина стенки горячекатаных труб, мм; K=0,5-0,7 - коэффициент для определения толщины снимаемого слоя металла при обточке труб, большие значения которого относятся к трубам с более толстыми стенками; K₁=0,4-0,5 - коэффициент для определения толщины снимаемого слоя металла при расточке труб, большие значения которого относятся к трубам с более толстыми стенками (патент RU №2387501, B21B 21/00, опубл. 27.06.2009, бюл. №12).

Недостатком данного способа является то, что он распространяется на способ производства бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб диаметром 530-550 мм из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами и не решает технологические вопросы производства биметаллических заготовок из сталей марок 10ХН2МФА+08Х18Н10Т и производства из них на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами передельных биметаллических труб размером 371×50,5 и 446×54 мм для последующего передела их механической обработкой - расточкой и обточкой в товарные механически обработанные биметаллические трубы размером вн.279×36 и вн.346×40 мм с внутренним плакирующим слоем из стали марки 08Х18Н10Т толщиной 7±2 мм для объектов атомной энергетики.

Наиболее близким техническим решением является способ производства биметаллических труб размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм для атомных электростанций из стали марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т с внутренним плакирующим слоем сталью 08Х18Н10Т толщиной 7±2 мм, включающий отливку слитков ЭШП из стали марки 10ГН2МФА размером 550×1600±50 и 580×1900±0 мм, сверление в слитках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков ЭШП до температуры пластичности, прошивку слитков в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 550×вн.245×1810-1930 и 600×вн.255×1980-2090 мм на оправках диаметром 230 и 240 мм, расточку и обточку гильз в обечайки-заготовки размером 520×вн.265×1550±50 и 570×вн.255×1700±50 мм, заплавление обечаек-заготовок на установке ЭШП сталью 08Х18Н10Т, удаление донных частей биметаллических слитков анодно-механической резкой, сверление в биметаллических слитках размером 520×гр.265×1450±50 и 570×гр.255×1600±50 мм сквозного центрального отверстия диаметром 100±5 мм, расточка биметаллических слитков-заготовок размером 520×гр.265×вн.100×1450±50 мм в слитки-заготовки размером 520×гр.265×вн.160×1450±50 мм, нагрев биметаллических слитков до температуры пластичности, прошивку биметаллических слитков в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 540×вн.300×1650-1770 и 600×вн.365×2090-2220 мм, прокатку гильз на пилигримовом стане в калибрах 383 и 464 мм на дорнах 271/272 и 337/338 в передельные трубы размером 371×50,5×4600-4900 и 446×54×5000-5300 мм, термическую обработку, правку, отбор образцов для проведения механических испытаний, механическую обработку - расточку и обточку передельных труб в товарные горячекатаные трубы размером вн.279×36×4200-4500 и вн.346×40×4600-5000 мм с толщиной плакирующего слоя 7±2 мм из стали 08Х18Н10Т, УЗК сплошности сцепления стали 10ГН2МФА со сталью 08Х18Н10Т, замер толщины плакирующего слоя по периметру и длине труб, приемку труб на соответствие требованиям ТУ 14-3-1593-88 (ТУ 14-3-1593-88 «Трубы бесшовные горячекатаные биметаллические для трубопроводов АЭС». ТИ 158-ТР.ТБ1-110-2012 «Изготовление бесшовных горячекатаных биметаллических труб из стали марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т-ДД»).

Недостатком данного способа является то, что при заплавлении рубашек из стали марки 10ГН2МФА сталью 08Х18Н10Г граничный диаметр сплавления сталей по высоте биметаллических слитков, из-за повышения температуры рубашек от начала заплавления к концу, т.е. из-за увеличения внутреннего диаметра, увеличивается на 6-10 мм, что требует измерений граничных диаметров в нижних и верхних частях биметаллических слитков. Для расчета граничного диаметра принимают средний диаметр, что в свою очередь приводит к продольной разностенности плакирующего слоя и выпадам за пределы допускаемых значений 7±2 мм. К недостаткам данного способа следует отнести использование двух диаметров слитков ЭШП для изготовления обечаек, а также то, что из-за изменения толщины плакирующего слоя по длине передельных труб перед расточкой необходимо производить торцовку концов и определять граничный диаметр, а из-за малых суммарных коэффициентов вытяжек, равных , и (прошивка слитков ЭШП стали марки 10ГН2МФА размером 550×100×1600±50 и 580×100×1900±50 мм в гильзы размером 540×вн.245×1810-1930 и 600×вн.235×1920-2030 мм для последующей механической обработки их в обечайки размером 520×вн.265×1550±50 и 570×вн.255×1700±50 мм, прошивка биметаллических слитков размером 520×гр.265×160×1450±50 и 570×гр.255×100×1600±50 мм в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 540×вн.300×1650-1770 и 600×вн.365×2090-2220 мм и прокатка гильз на пилигримовом стане в передельные трубы размером 371×50,5×4600-4900 и 446×54×5000-5300 мм), что приводило к выпадам до 50% металла труб по ударной вязкости при температуре испытания минус 10°C, отбраковке биметаллических труб по толщине плакирующего слоя и повышенному расходу сталей 10ГН2МФА и 08Х18Н10Т.

Задачей предложенного способа является снижение отбраковки труб по толщине плакирующего слоя и выпадам металла труб по ударной вязкости при температуре испытания минус 10°C, снижение расхода сталей 10ГН2МФА и 08Х18Н10Т и использование для их производства одного диаметра слитков ЭШП вместо двух.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм из стали марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т с внутренним плакирующим слоем толщиной 7±2 мм, включающем изготовление рубашек из слитков ЭШП стали марки 10ГН2МФА размером 640×1850±25 мм, путем сверления в слитках сквозного отверстия диаметром 100±5 мм, нагревают до температуры 1230-1250°C, прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 260 мм в гильзы размером 660×вн.275×1970-2020 и 660×вн.275×1840-1890 мм, прокатки гильз на пилигримовом стане на дорнах 250/252 и 245/247 мм в передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 и 585×вн.240×1800-1850 мм, обточки и расточки передельных труб в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм, изготовление цилиндрических втулок из слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т размером 430×1750 мм, путем сверления в слитках сквозного отверстия диаметром 100±5 мм, нагрева до температуры 1250-1260°C, прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 150 и 100 мм в гильзы размером 450×вн.165×1650 и 450×вн.167,5×1585 мм, прокатки гильз на пилигримовом или автоматических станах в передельные трубы размером 280×77×4000 и 270×82,5×3700 мм, обточки и расточки передельных труб в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм, изготовление торцевых углеродистых колец из непрерывно-литых заготовок углеродистых марок стали диаметром 550 и 600 мм, которые обтачивают и растачивают на диаметр 520 и 570 мм, сверлят в заготовках диаметром 520 мм сквозное отверстие диаметром 160+(0-10) мм, а в заготовках 570 мм - сквозное отверстие диаметром 100+(0-10) мм, при этом торцевые углеродистые кольца приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек, внутреннюю поверхность рубашек и наружную поверхность втулок обезжиривают, цилиндрические втулки вставляют в образованные стаканы и соединяют сварными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами, полученные биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×2000 мм нагревают до температуры 1250-1260°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм, которые прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм и производят расточку и обточку горячекатаных передельных труб в готовые биметаллические трубы, прошивку слитков ЭШП осуществляют с вытяжкой µ=1,077 и подъемом по диаметру δ=3,1%, гильзы прокатывают на пилигримовом стане в калибрах 562 и 597 мм на дорнах 250/252 и 245/247 мм в передельные трубы с вытяжками µ=1,591 и µ=1,265 и обжатием по диаметру Δ=18,94 и Δ=11,4%, передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 мм разрезают на две заготовки-крата равной длины, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм, толщину стенки которых определяют из выражения S_{10ГН2МФАруб.}=(S_i.т.+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ, где S_i.т. - толщина стенки из стали 10ГН2МФА биметаллической трубы i-го размера, мм; _ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - обточку труб i-го размера, мм; µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера; µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке в стане поперечно-винтовой прокатки биметаллических заготовок i-го размера в гильзы; µ_i.п.пр. - коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических гильз i-го размера на пилигримовом стане в передельные трубы i-го диаметра, прошивку слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т размером 430×1750 мм для изготовления цилиндрических втулок в гильзы размером 450×вн.165×1615 и 450×вн.167,5×1585 мм осуществляют с выдержкой µ=0,98 и µ=0,91, с подъемом δ=4,65, передельные трубы размером 280×77×4000 мм разрезают на три заготовки-крата длиной 1300 мм, а передельные трубы размером 270×82,5×3700 мм - на две заготовки-крата длиной 1750 мм, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм, толщину стенок которых определяют из выражения S_{08Х18Н10Твст.}=(S_i.т.+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ, где S_i.т. - толщина стенки из стали 08Х18Н10Т биметаллической трубы i-го размера, мм; _ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - расточку, мм; µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера, торцевые кольца после обточки и сверления сквозного отверстия разрезают на краты, длину которых определяют из выражения , где L_п.г.п.т. - длина пилигримовой головки передельной биметаллической трубы, мм; Σµ_i.п.т.=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб из заготовки i-го диаметра; µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке биметаллических заготовок i-го диаметра в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_i.п.пр. - коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб i-го диаметра на пилигримовом стане, биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×2000 мм, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм с вытяжками µ=1,234 и µ=1,347 и прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм в калибрах 383 и 464 мм на дорнах диаметром 272/274 и 341/343 мм с вытяжками µ=2,972 и µ=2,678, с посадом по диаметру δ=31,48% и δ=25,67%, соответственно, торцевые углеродистые кольца приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек, внутреннюю поверхность рубашек и наружную поверхность втулок обезжиривают, цилиндрические втулки вставляют в стаканы, которые соединяют сварочными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами, биметаллические заготовки задают в стан поперечно-винтовой прокатки концами, противоположными торцевым углеродистым кольцам, а на пилигримовом стане из них формируют пилигримовые головки, передельные горячекатаные биметаллические трубы размером 371×50,5×4500 и 446×64×6100 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 351×36×4400 и 426×40×6000 мм с толщиной плакирующего слоя 7±2 мм из стали 08Х18Н10Т.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что торцевые углеродистые кольца приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек, внутреннюю поверхность рубашек и наружную поверхность втулок обезжиривают, цилиндрические втулки вставляют в образованные стаканы и соединяют сварными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами, полученные биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×2000 мм нагревают до температуры 1250-1260°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм, которые прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм и производят расточку и обточку горячекатаных передельных труб в готовые биметаллические трубы, прошивку слитков ЭШП осуществляют с вытяжкой µ=1,077 и подъемом по диаметру δ=3,1%, гильзы прокатывают на пилигримовом стане в калибрах 562 и 597 мм на дорнах 250/252 и 245/247 мм в передельные трубы с вытяжками µ=1,591 и µ=1,265 и обжатием по диаметру Δ=18,94 и Δ=11,4%, передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 мм разрезают на две заготовки-крата равной длины, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм, толщину стенки которых определяют из выражения S_{10ГН2МФАруб.}=(S_i.т+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ, где S_i.т - толщина стенки из стали 10ГН2МФА биметаллической трубы i-го размера, мм; _ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - обточку труб i-го размера, мм; µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера; µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке в стане поперечно-винтовой прокатки биметаллических заготовок i-го размера в гильзы; µ_i.п.пр. - коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических гильз i-го размера на пилигримовом стане в передельные трубы i-го диаметра, прошивку слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т размером 430×1750 мм для изготовления цилиндрических втулок в гильзы размером 450×вн.165×1615 и 450×вн.167,5×1585 мм осуществляют с выдержкой µ=0,98 и µ=0,91, с подъемом δ=4,65, передельные трубы размером 280×77×4000 мм разрезают на три заготовки-крата длиной 1300 мм, а передельные трубы размером 270×82,5×3700 мм - на две заготовки-крата длиной 1750 мм, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм, толщину стенок которых определяют из выражения S_{08Х18Н10Твст.}=(S_i.т.+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ, где S_i.т. - толщина стенки из стали 08Х18Н10Т биметаллической трубы i-го размера, мм; _ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - расточку, мм; µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера, торцевые кольца после обточки и сверления сквозного отверстия разрезают на краты, длину которых определяют из выражения , где L_п.г.п.т. - длина пилигримовой головки передельной биметаллической трубы, мм; Σµ_i.п.т.=µ_i.пр.µ_i.п.пр. - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб из заготовки i-го диаметра; µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке биметаллических заготовок i-го диаметра в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_i.п.пр. - коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб i-го диаметра на пилигримовом стане, биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×2000 мм, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм с вытяжками µ=1,234 и µ=1,347 и прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм в калибрах 383 и 464 мм на дорнах диаметром 272/274 и 341/343 мм с вытяжками µ=2,972 и µ=2,678, с посадом по диаметру δ=31,48% и δ=25,67%, соответственно, торцевые углеродистые кольца приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек, внутреннюю поверхность рубашек и наружную поверхность втулок обезжиривают, цилиндрические втулки вставляют в стаканы, которые соединяют сварочными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами, биметаллические заготовки задают в стан поперечно-винтовой прокатки концами, противоположными торцевым углеродистым кольцам, а на пилигримовом стане из них формируют пилигримовые головки, передельные горячекатаные биметаллические трубы размером 371×50,5×4500 и 446×64×6100 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 351×36×4400 и 426×40×6000 мм с толщиной плакирующего слоя 7±2 мм из стали 08Х18Н10Т. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что соответствует патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 показана заготовка для производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм из сталей марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т и приведены обозначения: 1 - торцевое углеродистое кольцо; 2 - рубашка из стали марки 10ГН2МФА; 3 - цилиндрическая втулка из стали марки 08Х18Н10Т; 4 и 5 - сварочные монтажные швы; рубашка из стали 10ГН2МФА с приваренным торцевым кольцом образуют стакан, в который вставляют цилиндрическую втулку 3; D_{i.нар.10ГН2МФА} - наружный диаметр рубашки из стали 10ГН2МФА, мм; D_{i.вн.10ГН2МФА} - внутренний диаметр рубашки из стали 10ГН2МФА, мм; d_{i.нар.08X18H10T} - наружный диаметр вставки из стали 08Х18Н10Т, мм; d_{i.вн.08X18H10T} - внутренний диаметр вставки из стали 08Х18Н10Т, мм; L_{10ГН2МФА} - длина рубашки из стали 10ГН2МФА, мм; L_{.08Х18Н10Т} - длина вставки из стали 08Х18Н10Т, мм; L_.m. - длина торцевого кольца из углеродистой стали для исключения сползания рубашки из стали 08Х18Н10Т в стане поперечно-винтовой прокатке и выведения пилигримовой головки на углеродистый металл при пилигримовой прокатке, мм; D_нар.к. - наружный диаметр торцевого углеродистого кольца; d_{вн.угл.к.} - внутренний диаметр торцевого углеродистого кольца, мм.

Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16′′ ОАО «ЧТПЗ» при прокатке передельных биметаллических горячекатаных труб размером 371×50,5 и 446×54 мм для последующей механической обработки - расточки и обточки в товарные горячекатаные механически обработанные трубы размером 351×36 и 426×40 мм с повышенными геометрическими размерами толщины плакирующего слоя.

По существующей технологии для изготовления обечаек размером 520×вн.265×1550 и 570×вн.255×1700 мм в производство были заданы 5 слитков-заготовок ЭШП размером 550×1600 мм общей массой 15027 кг и 5 слитков-заготовок ЭШП размером 580×1900 мм общей массой 19775 кг. Слитки-заготовки ЭШП поставлены ОАО «ЗМЗ». На ОАО «ЧТПЗ» в слитках-заготовках были просверлены сквозные осевые отверстия диаметром 100±5 мм. Слитки-заготовки ЭШП были нагреты до температуры пластичности, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 550×вн.245×1810-1930 и 600×вн.235×1920-2030 мм с вытяжками, соответственно, и , расточены и обточены в обечайки-заготовки размером 520×вн.265×1550±50 и 570×вн.255×1700±50 мм. На ОАО «ЗМЗ» обечайки на установке ЭШП были заплавлены сталью 08Х18Н10Т. Донные части биметаллических слитков-заготовок были удалены анодно-механической резкой. На ОАО «ЧТПЗ» в биметаллических слитках размером 520×гр.265×1450±50 и 570×гр.255×1600±50 мм были просверлены сквозные центральные отверстия диаметром 100±5 мм. Биметаллические слитки-заготовки размером 520×гр.265×вн.100×1450±50 мм были расточены в слитки-заготовки размером 520×гр.265×вн.160×1450±50 мм. Биметаллические слитки-заготовки были нагреты до температуры пластичности, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.300×1650-1770 и 600×вн.365×2090-2220 мм, с вытяжками, соответственно, и . Суммарный коэффициент вытяжки при прошивке составил, соответственно, µ_Σпр.351=1,381 и µ_Σпр.426=1,401. Прокатку гильз на пилигримовом стане производили в калибрах 383 и 464 мм на дорнах 271/272 и 341/342 в передельные трубы размером 371×50,5×4600-4900 и 446×54×5000-5300 мм с вытяжками, соответственно, µ_п.пр.351=3,114 и µ_п.пр.426=2,678. Суммарный коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб размером 371×50,5 мм составил µ_Σ351=4,3, а передельных труб размером 446×54 мм µ_Σ426=3,33. После термической обработки, правки и механических испытаний металла биметаллических труб количество выпадов по KCU при температуре испытания минус 10°C и толщине плакирующего слоя составило 40%. Расходный коэффициент металла при изготовлении обечаек размером 520×вн.265×1550 мм составил 1,561, а при изготовлении обечаек размером 570×вн.255×1700 мм - 1,448.

По предлагаемой технологии для изготовления рубашек размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 мм в производство были заданы по 5 слитков-заготовок ЭШП размером 640×1850±25 мм общей массой по 23356 кг, а для производства рубашек размером 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм 5 слитков-заготовок размером 640×1700 мм общей массой 21462 кг. В слитках-заготовках были просверлены сквозные осевые отверстия диаметром 100±5 мм. Слитки-заготовки ЭШП были нагреты до температуры 1220-1250°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке 260 мм в гильзы размером 660×вн.275×1990 и 660×вн.275×1830 мм с вытяжкой µ=1,077 и подъемом по диаметру Δ=3,1%, гильзы прокатаны на пилигримовом стане в передельные трубы размером 535×вн.245×3170 и 585×вн.240×2330 мм в калибрах 562 и 584 мм на дорнах диаметром 250/252 и 243/245 мм с посадом по диаметру δ=12,5%, вытяжками µ=1,591 и µ=1,265, которые были обточены и расточены в рубашки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570×вн.256×1750 мм. Масса рубашек составила 16036 и 14012 кг. Расходный коэффициент металла при изготовлении рубашек размером 520×вн.265×1300 мм составил 1,437, а рубашек размером 570×вн.255×1750 мм - 1,532.

Данные по изготовлению обечаек размером 520×вн.265×1550 и 570×вн.255×1700 мм и рубашек размером 520×265×1300 и 570×255×1750 мм из стали марки 10ГН2МФА по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице 1.

По предлагаемой технологии для изготовления втулок из стали марки 08Х18Н10Т размером 265×52,5×1300 и 255×57,5×1750 мм в производство были заданы 2 слитка-заготовки ЭШП стали марки 08Х18Н10Т размером 430×1750 мм общей массой 3987 кг и три слитка-заготовки ЭШП размером 430×1500 мм общей массой 5126 кг, в слитках-заготовках ЭШП были просверлены сквозные отверстие диаметром 100±5 мм, слитки-заготовки нагреты до температуры 1250-1260°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 150 и 100 мм в гильзы размером 450×вн.165×1615 и 450×вн.167,5×1585 мм с вытяжками µ=0,98 и µ=0,91, с подъемом по диаметру δ=4,65%. Гильзы прокатаны на пилигримовом стане в передельные трубы размером 280×77×4000 и 270×82,5×3700 мм. Передельные трубы размером 280×77×4000 мм разрезаны на три заготовки-крата длиной 1300 мм, а трубы размером 270×82,5×3700 мм на две заготовки-крата длиной 1750 мм. Заготовки-краты были сторцованы, расточены и обточены в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм. Масса 6 втулок размером 265×52,5×1300 мм составила 2732 кг, а 6 втулок размером 255×57,5×1750 мм - 2939 кг. Расходный коэффициент металла на изготовление втулок размером 265×52,5×1300 мм составил 1,459, а втулок размером 255×57,5×1750 мм - 1,744.

Данные по заплавлению обечаек из стали марки 10ГН2МФА сталью 08Х18Н10Т и изготовлению втулок размером 265×52,5×1300 и 255×57,5×1750 мм из стали 08Х18Н10Т по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице 2.

По предлагаемой технологии для изготовления торцевых колец были использованы непрерывно-литые заготовки диаметром 550 и 600 мм из стали марки 20, которые были обточены на диаметр 520 и 570 мм. В заготовках были просверлены сквозные осевые сверления диаметром 170 и 110 мм и разрезаны согласно п.4 формулы изобретения на мерные длины 250±10 мм.

Затем к одному из торцов рубашек были приварены сплошным швом торцевые углеродистые кольца. Внутренняя поверхность рубашек и наружная поверхность втулок были обезжирены - протерты ветошью смоченной в ацетоне. Втулки были вставлены в стаканы, которые были соединены сварочными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами.

Таким образом, по предлагаемой технологии в производство были заданы по 5 биметаллических заготовок размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×1750 мм, которые были нагревают до температуры 1250-1260°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки вперед концам, противоположными торцевым углеродистым кольцам, в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм с вытяжками µ=1,234 и µ=1,347, которые были прокатаны на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×6100 мм в калибрах 383 и 464 мм на дорнах диаметром 272/274 и 341/343 мм с вытяжками µ=2,972 и µ=2,678, с посадом по диаметру δ=31,48% и δ=25,67%, соответственно, и выведением пилигримовых головок на углеродистые торцевые кольца. Передельные горячекатаные биметаллические трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×6100 мм были обточены и расточены в товарные трубы размером 351×36×4400 и 426×40×6000 мм с толщиной плакирующего слоя 7±2 мм из стали 08Х18Н10Т. Трубы приняты в соответствии с ТУ 14-3-1593-88.

Данные по прокатке биметаллических заготовок в передельные горячекатаные биметаллические трубы размером 371×50,5×4400-4500 и 446×54×4100-4200 мм и механической обработке их в товарные трубы размером 351×36×4300 и 426×40×3900 мм (существующая технология), прокатке биметаллических сборных заготовок в передельные горячекатаные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×6100 мм и механической обработке - расточке и обточке их в товарные механически обработанные биметаллические трубы размером 351×36×4400 и 426×40×6000 мм (предлагаемая технология), расходным коэффициентам металлов по переделам и окончательной сдаче труб приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что расходный коэффициент стали марки 10ГН2МФА при изготовлении товарных механически обработанных труб размером 351×36 мм по существующей технологии составил 3,016, а труб размером 426×40 мм - 3,429. Расходный коэффициент стали марки 08Х18Н10Т при изготовлении товарных механически обработанных труб размером 351×36 мм по существующей технологии составил 4,815, а труб размером 426×40 мм - 3,488. Расходные коэффициенты металлов по предлагаемой технологии составили, соответственно, по стали 10ГН2МФА - 1,583 и 1,461, а по стали 08Х18Н18 - 1,647 и 1,561. При прокатке товарных труб по существующей технологии забракованы две трубы размером 351×36 и две трубы размером 426×40 мм по ударной вязкости KCU основного металла 10ГН2МФА при минус 10°C и не соответствию толщины плакирующего слоя. При прокатке товарных труб по предлагаемой технологии все 10 труб соответствуют требованиям ТУ 14-3-1593-88.

Толщина плакирующего слоя по длине и периметру труб прокатанных по существующей технологии находилась в пределах от 4,0 до 10,0 мм, т.е. 7±3 мм, а труб прокатанных по предлагаемой технологии в пределах 5,5-8,75 мм, т.е. 7+1,75/-1,5 мм.

Таким образом, использование предлагаемого способа производства биметаллических передельных труб размером 371×50,5 и 446×54 мм на трубопрокатной установке 8-16′′ с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ» для последующей механической обработки - обточки и расточки их в товарные биметаллические трубы размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм из стали марок 10ГН2МФА+08Х18Н10Т с внутренним плакирующим слоем сталью 08Х18Н10Т толщиной 7±2 мм для объектов атомной энергетики позволит значительно снизить расходный коэффициент металлов, повысить точность толщины стенки плакирующего слоя, исключить из технологического процесса один кристаллизатор для отливки слитков ЭШП из стали марки 10ГН2МФА для изготовления рубашек и снизить количество выпадов основного металла 10ГН2МФА по KCU при минус 10°.

Способ включает изготовление рубашек из слитков ЭШП стали марки 10ГН2МФА, изготовление цилиндрических втулок из слитков ЭШП стали марки 08X18Н10Т и изготовление торцевых колец из непрерывнолитых заготовок углеродистых марок сталей. В слитках ЭШП сверлят сквозные отверстия, нагревают до температуры пластичности, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках в гильзы, которые прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы. Передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 и 585×вн.240×1800-1850 мм из стали 10ГН2МФА растачивают и обтачивают в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм. Передельные трубы размером 280×77×4000 и 270×82,5×3700 мм из стали 08Х18Н10Т растачивают и обтачивают в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм. Непрерывно-литые заготовки углеродистых марок сталей диаметром 550 и 600 мм, обтачивают, сверлят в заготовках сквозное отверстие и приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек с образованием стаканов. Цилиндрические втулки вставляют в образованные стаканы и соединяют сварочными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами. Полученные биметаллические заготовки нагревают до температуры 1250-1260°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вп.365×2700 мм, которые прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм. Производят расточку и обточку горячекатаных передельных труб в готовые биметаллические трубы. Обеспечивается снижение брака труб по толщине плакирующего слоя. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ производства горячекатаных механически обработанных биметаллических труб из стали марок 10ГН2МФА и 08Х18Н10Т с внутренним плакирующим слоем толщиной 7±2 мм, включающий изготовление цилиндрических рубашек-заготовок из слитков ЭШП стали марки 10ГН2МФА размером 640×1850±25 и 640×1700±25 мм путем сверления в слитках сквозного отверстия диаметром 100±5 мм, нагрева до температуры 1230-1250°C, прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 260 мм в гильзы размером 660×вн.275×1970-2020 и 660×вн.275×1840-1890 мм, прокатки гильз на пилигримовом стане на дорнах 250/252 и 245/247 мм в передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 и 585×вн.240×1800-1850 мм, обточки и расточки передельных труб в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм, изготовление цилиндрических втулок из слитков ЭШП стали марки 08X18H10T размером 430×1750 мм путем сверления в слитках сквозного отверстия диаметром 100±5 мм, нагрева до температуры 1250-1260°C, прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 150 и 100 мм в гильзы размером 450×вн.165×1615 и 450×вн.167,5×1585, прокатки гильз на пилигримовых или автоматических станах в передельные трубы размером 280×77×4000 и 270×82,5×3700 мм, обточки и расточки передельных труб в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм, изготовление торцевых углеродистых колец из непрерывно-литых заготовок углеродистых марок сталей диаметром 550 и 600 мм, которые обтачивают на диаметр 520 мм и 570 мм, сверлят в заготовках диаметром 520 сквозное отверстие диаметром 160+(0-10) мм, а в заготовках диаметром 570 мм - сквозное диаметром 100+(0-10) мм, при этом торцевые углеродистые кольца приваривают сплошным швом к одной из сторон цилиндрических рубашек с образованием стаканов, внутреннюю поверхность рубашек и наружную поверхность цилиндрических втулок обезжиривают, цилиндрические втулки вставляют в образованные стаканы и соединяют сварочными монтажными швами с рубашками и торцевыми кольцами, полученные биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255+1,0/-0×100±1,0×2000 мм нагревают до температуры 1250-1260°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм, которые прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм и производят расточку и обточку горячекатаных передельных труб в готовые биметаллические трубы размером вн.279×36 (351×36) и вн.346×40 (426×40) мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прошивку слитков ЭШП осуществляют с вытяжкой µ=1,077 и подъемом по диаметру δ=3,1%, гильзы прокатывают на пилигримовом стане в калибрах 562 и 597 мм на дорнах 250/252 и 245/247 мм в передельные трубы с вытяжками µ=1,591 и µ=1,265 и обжатиями по диаметру Δ=18,94 и Δ=11,4%, передельные трубы размером 535×вн.245×2600-2650 мм разрезают на две заготовки-краты равной длины, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические рубашки-заготовки размером 520±1,0×вн.265+1,0/-0×1300 и 570±1,0×вн.255+1,0/-0×1750 мм, толщину стенки которых определяют из выражения
S_{10ГН2МФАруб.}=(S_i.т.+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ.
где S_i.т. - толщина стенки из стали 10ГН2МФА биметаллической трубы i-го размера, мм;
_ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - обточку труб i-го размера, мм;
µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера;
µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке в стане поперечно-винтовой прокатки биметаллических заготовок i-го размера в гильзы;
µ_i.п.пр. - коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических гильз i-го размера на пилигримовом стане в передельные трубы i-го диаметра.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прошивку слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т размером 430×1750 мм для изготовления цилиндрических втулок размером 430×1750 мм в гильзы размером 450×вн.165×1615 и 450×вп.167,5×1585 мм осуществляют с вытяжками µ=0,98 и µ=0,91, с подъемом по диаметру δ=4,65%, передельные трубы размером 280×77×4000 разрезают на три заготовки-краты длиной 1300 мм, а передельные трубы размером 270×82,5×3700 мм - на две заготовки-краты длиной 1750 мм, заготовки-краты торцуют, растачивают и обтачивают в цилиндрические втулки размером 265+0/-1,0×52,5×1300 и 255+0/-1,0×57,5×1750 мм, толщину стенок которых определяют из выражения
S_{08Х18Н10Твст.}=(S_i·т·+_ΔS_{i.мех.обр.})µ_iΣ
где S_i.т. - толщина стенки из стали 08Х18Н10Т биметаллической трубы i-го размера, мм;
ΔS_{i.мех.обр.} - толщина припуска по стенке под механическую обработку - расточку, мм;
µ_i.Σ=µ_i.пр.µ_i.п.пр. суммарный коэффициент вытяжки при производстве передельных горячекатаных труб i-го размера.
$$L_{i.т.к.}=\frac{L_{п.г.п.т.}}{\Sigma {\mu }_{i.п.т.}}$$
где L_п.г.п.т. - длина пилигримовой головки передельной биметаллической трубы, мм;
Σµ_i.п.т.=µ_i.пр.µ_{i.п.пр. -} суммарный коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб из заготовки i-го диаметра;
µ_i.пр. - коэффициент вытяжки при прошивке биметаллических заготовок i-го диаметра в стане поперечно-винтовой прокатки;
µ_i.п.пр - коэффициент вытяжки при прокатке передельных биметаллических труб i-го диаметра на пилигримовом стане.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что биметаллические заготовки размером 520±1,0×гр.265+1,0/-0×160±1,0×1550 и 570±1,0×гр.255±1,0/-0×100±1,0×2000 мм прошивают в стане поперечно-винтовой прокачки в биметаллические гильзы размером 540×вн.315×1910 и 600×вн.365×2700 мм на оправках диаметром 300 и 350 мм с вытяжками µ=1,234 и µ=1,347, и прокатывают на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы размером 371×50,5×4500 и 446×54×5100 мм в калибрах 383 и 464 мм на дорнах диаметром 272/274 и 341/343 мм с вытяжками µ=2,972 и µ=2,678, с посадом по диаметру δ=31,48% и δ=25,67% соответственно.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что биметаллические заготовки задают в стан поперечно-винтовой прокатки концами, противоположными торцевым углеродистым кольцам, а на пилигримовом стане из них формируют пилигримовые головки.