СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ Российский патент 2016 года по МПК C21D8/10 B21C37/06 

Описание патента на изобретение RU2580773C2

Изобретение относится к трубопрокатному производству и направлено на совершенствование технологии упрочнения труб нефтяного сортамента из микролегированных сталей с карбидо- и нитридообразующими элементами непосредственно в процессе горячей деформации.

Известен способ термомеханической обработки труб нефтяного сортамента из углеродистых и микролегированных Nb, V, Mo, Cr сталей, включающий предварительную деформацию, выдержку на воздухе, нагрев, окончательную деформацию и регулируемое охлаждение, при этом нагрев совмещают с окончательной деформацией за счет тепла, выделяющегося при окончательной деформации (патент РФ №2387718, М. кл. C21D 8/00, опубл. 27.04.2010). Недостатком способа является необходимость строгой выдержки параметров степени и скорости деформации, а также температурного режима. На практике это является труднодостижимым, так как при изменении темпов проката во время настройки, запусков оборудования, различных задержек в процессе деформации значительно изменяются и скорость деформации, и температура.

Известен способ прокатки труб с термомеханической обработкой, заключающийся в нагреве, прошивке заготовки, охлаждении водой с наружной поверхности давлением не менее 15 ати, деформации в непрерывном стане со степенью деформации не менее 50% и охлаждением во время деформации до температуры 800-900°C с наружной поверхности валками и потоками охлаждающей воды и с внутренней поверхности предварительно охлажденной до 150-250°C оправкой, индукционном нагреве и окончательной деформации в редукционном стане (патент РФ №2291903, М. кл. C21D 8/10, опубл. 20.01.2007). Недостатком способа является его ограниченная применимость только для трубопрокатных агрегатов с непрерывным станом, а также применение ускоренного регулируемого водного охлаждения, которое приводит к дополнительному искривлению изделий. В способе не учитывается температура нагрева под окончательную деформацию, которая является основополагающей для формирования структуры металла труб, изготавливаемых в состоянии после горячей деформации (без проведения последующей термической обработки). Способ не ограничивает максимальную степень деформации в непрерывном стане, при больших степенях которой в микрообъемах, максимально насыщенных дислокациями, происходит резкий рост аномально крупных зерен. В итоге в мелкозернистой структуре присутствуют отдельные крупные зерна, что в значительной степени ухудшает потребительские свойства изготавливаемых труб.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является исключение разнозернистости структуры металла, увеличение вязкости и пластичности стали, повышение прочностных свойств стали, снижение брака по геометрическим размерам труб, что обеспечивает повышение эффективности термомеханической обработки, расширение области ее применения, а также улучшение потребительских свойств труб.

Указанный результат достигается тем, что трубную заготовку нагревают до температуры 1150-1300°C, затем осуществляют ее прошивку и последующее деформирование с суммарной радиальной степенью деформации не менее 70%, при этом радиальная степень деформации на каждом этапе деформирования (в зависимости от применяемого оборудования - радиальная деформация на каждом стане) после прошивки не должна превышать 35%. Перед последним этапом деформирования черновая труба с температурой 700-880°C подвергается ускоренному индукционному нагреву до температуры 850-1000°C, после чего не позднее чем через 5 с осуществляются окончательная деформация в калибровочном или редукционном стане и охлаждение на воздухе.

Нижняя граница температурного диапазона нагрева металла под прошивку обеспечивает наилучшую пластичность металла, а верхняя обеспечивает отсутствие перегрева металла. Температуры подобраны экспериментально для среднеуглеродистых микролегированных Nb, V, Mo, Cr сталей.

Суммарная радиальная степень деформации не менее 70% обеспечивает получение мелкозернистой структуры, также она обеспечивает выделение карбидов, нитридов и карбонитридов Nb, V, Mo, Cr в мелкодисперсной форме.

Радиальная деформация (или деформация по толщине) стенки рассчитывается по формуле:

εs=(S0-S1)/S0*100,

где S1 - толщина стенки после деформации, мм;

S0 - толщина стенки до деформации, мм.

Радиальная степень деформации на каждом этапе деформирования после прошивки не более 35% позволяет избежать значительного скопления дислокации в отдельных микрообъемах и, следовательно, роста аномально крупных зерен. Получаемая структура мелкодисперсная по всему сечению изготавливаемых труб.

Охлаждение трубы в процессе деформации до температуры 700-880°C обеспечивает выделение максимального количества карбидов, нитридов и карбонитридов Nb, V, Mo, Cr. Снижение указанной температуры (менее 700°C) нецелесообразно ввиду затруднения процесса деформации и образования дефектов при прокате труб. Повышение этой температуры (свыше 880°C) приводит к неполному выделению (уменьшению количества выделений) карбидов, нитридов и карбонитридов, что снижает эффект упрочнения.

Проведение ускоренного индукционного нагрева позволяет избежать значительных структурных изменений при нагреве, а окончательная деформация непосредственно после ускоренного нагрева позволит обеспечить еще большее измельчение структурных составляющих с сохранением дисперсности карбидных, нитридных и карбонитридных выделений.

Время не более 5 с, через которое производится окончательная деформация после ускоренного охлаждения, предотвращает рост зерна и растворение мелкодисперсных частиц.

Отсутствие применения (в сравнении с прототипом) ускоренного регулируемого водного охлаждения исключает дополнительное искривление труб.

Предлагаемое и известное решения опробованы в промышленных условиях. Трубные заготовки диаметром 156 мм выплавлены в 150-тонной дуговой сталеплавильной печи из стали 38Г2СФ с содержанием углерода 0,38%, марганца 1,30%, ванадия 0,09%. Из трубной заготовки в условиях ОАО «Синарский трубный завод» изготовлены горячедеформированные трубы размерами 73×5,5 мм, 89×6,5 мм (с окончательной деформацией в редукционном стане); 146×7,0 мм (с окончательной деформацией в калибровочном стане).

Результаты исследования свойств труб приведены в таблице 1.

Предлагаемый способ обработки позволяет получать трубы из микролегированных Nb, V, Mo, Cr сталей с благоприятным комплексом вязкопластических свойств, а также способствует получению мелкозернистой равномерной структуры для труб всего сортамента и снижает брак по геометрическим размерам.

Похожие патенты RU2580773C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ 2013
  • Грехов Александр Игоревич
  • Овчинников Дмитрий Владимирович
  • Тихонцева Надежда Тахировна
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Черных Елена Сергеевна
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Бодров Андрей Юрьевич
RU2564770C2
СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 2005
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Грехов Александр Игоревич
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Бодров Андрей Юрьевич
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Лефлер Михаил Ноехович
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Салтыков Алексей Александрович
  • Усов Владимир Антонович
  • Черных Елена Сергеевна
RU2291903C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ 2004
  • Брижан А.И.
  • Бодров Ю.В.
  • Горожанин П.Ю.
  • Грехов А.И.
  • Жукова С.Ю.
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Марченко Л.Г.
  • Пышминцев И.Ю.
  • Салтыков А.А.
RU2245375C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 2008
  • Сафьянов Анатолий Васильевич
  • Федоров Александр Анатольевич
  • Марков Дмитрий Всеволодович
  • Осадчий Владимир Яковлевич
  • Еремин Виктор Николаевич
  • Усанов Константин Александрович
  • Маковецкий Александр Николаевич
  • Лапин Леонид Игнатьевич
  • Логовиков Валерий Андреевич
  • Баричко Владимир Сергеевич
RU2387718C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2000
  • Брижан А.И.(Ru)
  • Грехов А.И.(Ru)
  • Жукова С.Ю.(Ru)
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Марченко Л.Г.(Ru)
  • Москаленко В.А.(Ru)
  • Поповцев Ю.А.(Ru)
  • Пузенко В.И.(Ru)
  • Степашин А.М.(Ru)
  • Тетюева Т.В.(Ru)
  • Шафигин З.К.(Ru)
RU2163643C1
Горячекатаная бесшовная насосно-компрессорная труба повышенной эксплуатационной надежности для нефтепромыслового оборудования 2019
  • Александров Сергей Владимирович
  • Лаев Константин Анатольевич
  • Щербаков Игорь Викторович
  • Девятерикова Наталья Анатольевна
  • Ошурков Георгий Леонидович
  • Рогова Ксения Владимировна
  • Павлов Александр Александрович
  • Родионова Ирина Гавриловна
RU2719618C1
ТРУБА НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ 2007
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Брижан Анатолий Илларионович
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Грехов Александр Игоревич
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Зырянов Владислав Викторович
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Лефлер Михаил Ноехович
  • Мануйлова Ирина Ивановна
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Пышминцев Игорь Юрьевич
  • Степашин Андрей Михайлович
  • Суворов Александр Вадимович
  • Шлейнинг Людмила Ивановна
  • Якушев Евгений Валерьевич
RU2352647C1
СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 1993
  • Усов Владимир Антонович[Ru]
  • Бодров Юрий Владимирович[Ru]
  • Рыбинский Николай Филиппович[Ru]
  • Поповцев Юрий Александрович[Ru]
  • Марченко Леонид Григорьевич[Ru]
  • Шерстнев Сергей Александрович[Ru]
  • Кучеров Евгений Иванович[Ru]
  • Афанасьева Эльза Родионовна[Ru]
  • Жукова Светлана Юльевна[Ru]
  • Кривошеева Антонина Андреевна[Ua]
  • Колмогорцева Людмила Дмитриевна[Ru]
RU2068450C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕГО ПРОКАТА ИЗ МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2012
  • Денисов Сергей Владимирович
  • Корнилов Владимир Леонидович
  • Демидченко Юрий Павлович
  • Стеканов Павел Александрович
  • Шмаков Антон Владимирович
  • Горностырев Юрий Николаевич
  • Урцев Владимир Николаевич
  • Хабибулин Дим Маратович
  • Дегтярев Василий Николаевич
RU2519719C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ ПЛАКИРОВАННОЙ СТАЛИ 2016
  • Зайцев Александр Иванович
  • Карамышева Наталия Анатольевна
  • Степанов Алексей Борисович
  • Арутюнян Наталия Анриевна
  • Пименов Александр Вячеславович
RU2642242C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

Изобретение относится к технологии упрочнения труб нефтяного сортамента из микролегированных карбидо- и нитридообразующими элементами сталей непосредственно в процессе горячей деформации. Способ прокатки труб с термомеханической обработкой включает нагрев трубной заготовки до 1150-1300°C, прошивку и последующее деформирование с суммарной радиальной степенью деформации не менее 70%, при этом радиальная степень деформации на каждом этапе деформирования после прошивки не должна превышать 35%. Перед последним этапом деформирования черновая труба с температурой 700-880°C подвергается ускоренному индукционному нагреву до температуры 850-1000°C, после чего не позднее чем через 5 с осуществляются окончательная деформация в калибровочном или редукционном стане и охлаждение на воздухе. Технический результат заключается в улучшении потребительских свойств трубы за счет исключения разнозернистости структуры, увеличения вязкости и пластичности стали, повышения прочностных свойств стали. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 580 773 C2

1. Способ прокатки труб с термомеханической обработкой, включающий нагрев трубной заготовки, предварительную деформацию, подогрев, окончательную деформацию, охлаждение, отличающийся тем, что нагрев трубной заготовки производят до температуры 1150-1300°C, предварительную деформацию осуществляют с суммарной степенью радиальной деформации не менее 70%, степень радиальной деформации на каждом этапе деформирования после прошивки составляет не более 35%, подогрев под окончательную деформацию проводят до температуры 850-1000°C после ускоренного индукционного нагрева, при этом окончательную деформацию проводят в калибровочном или редукционном стане не более чем через 5 секунд после ускоренного индукционного нагрева, а охлаждение осуществляют на воздухе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ускоренный индукционный нагрев осуществляют при температуре 700-880°C.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2580773C2

СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 2005
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Грехов Александр Игоревич
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Бодров Андрей Юрьевич
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Лефлер Михаил Ноехович
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Салтыков Алексей Александрович
  • Усов Владимир Антонович
  • Черных Елена Сергеевна
RU2291903C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТРУБ 2007
  • Вьюгина Людмила Анатольевна
  • Рябов Игорь Евгеньевич
  • Шулика Игорь Павлович
  • Топоров Виктор Николаевич
  • Лобастов Виктор Михайлович
  • Кочуров Анатолий Васильевич
RU2353671C2
Способ изготовления заменителя пробки 1952
  • Дгебуадзе В.А.
  • Сигуа А.Н.
  • Чанишвили Е.Д.
SU98214A1
JP 2010070789 A, 02.04.2010..

RU 2 580 773 C2

Авторы

Грехов Александр Игоревич

Жукова Светлана Юльевна

Жуков Анатолий Иванович

Овчинников Дмитрий Владимирович

Пономарев Николай Георгиевич

Соловьева Елена Ивановна

Тихонцева Надежда Тахировна

Даты

2016-04-10Публикация

2014-08-12Подача