Способ изготовления сварных холоднодеформированных труб Советский патент 1992 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к сварке и обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных холоднодеформированных труб, преимущественно малых размеров из нержавеющей стали.

Известен способ производства сварных холоднодеформированных труб, при котором сначала получают формовкой и сваркой трубу-заготовку, а затем ее подвергают холодной деформации путем волочения или прокатки. Причем перед холодной деформацией поверхность труб подвергают химической обработке - наносят медный подслой, смазку, обеспечивающие условия процесса волочения или прокатки.

Недостатком данного способа является то, что при холодной деформации имеет место тенденция разрушения в зоне шва, который имеет пониженную пластичность из-за микроструктурной и химической неоднородности. Кроме того, химическая обработка труб перед деформацией требует

дополнительных затрат, нарушает технологический FWTOK и приводит к потере производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ непрерывного производства электросварных труб, при котором вовнутрь трубы со стороны трубофор- мовочного стана вводят гратосниматель на держателе. С помощью держателя в линии устанавливается оправка, на которой осуществляют способ волочения трубы. Оправка и держатель выполнены полыми для подачи жидкости вовнутрь трубы с целью удаления стружки, образуемой при снятии грата. Данный способ обеспечивает обжатие по сечению до 30-35% при изготовлении углеродистых труб; улучшает качество труб за счет повышения геометрической точности труб и частичного выравнивания механических свойств по сечению.

Недостатком данного способа является то, что он не повышает качества труб непосё

ч

Ю

ГчЗ О 1 00

родственно при сварке. В зоне сварки наблюдаются ликвационные полосы; структура шва неоднородна, взонесплавления шва присутствует зона термического влияния. Все эти факторы способствуют разрушению труб в зоне сварки при холодной деформации, особенно при волочении ввиду неблагоприятной схемы напряженного состояния. Процесс трудоемок из-за необходимости снимать грат, удалять стружку, исключать возможность попадания ее в очаг деформации при волочении, осуществлять подачу смазки на внутреннюю и наружную поверхности труб перед волочением; в потоке необходимо предусматривать операцию заковки, захватки конца труб для ввода в волоку.

Цель изобретения - снижение трудозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что сварку и холодную деформацию труб производят одновременно путем ротационной ковки.

Введение в линию сварки труб технологической операции ротационной ковки, включая деформацию на оправке, создает колебательный эффект зоны плавления металла при сварке. Колебательный процесс (вибрация трубы), возникающий при ротационной ковке, передается через трубу в зону сварки, обеспечивая тем самым эффективное перемешивание металла, что, в свою очередь, способствует получению более однородной зоны сварки в части химического состава, микроструктуры, а также снижению загазованности. Все это обеспечивает лучшее качество сварки, повышение пластичности в зоне соединения. При этом снижается тенденция к разрушению сварных труб по соединению при холодной деформации; Схема напряженного состояния процесса ротационной ковки более благоприятна по сравнению с волочением, что также способствует повышению качества труб при холодной деформации из-за исключения тенденции растрескивания зоны соединения.

При ротационной ковке не требуется специальная подготовка поверхности труб перед деформацией и концов для захвата. Все факторы позволяют снизить производственные затраты. При ротационной ковке обеспечивается хорошая деформационная проработка металла, что важно для повышения качества труб.

В качестве примера рассмотрим получение холоднодеформированных труб из стали ОХ18Н10Т размером 4,5x0,15 мм по предлагаемому способу.

Сварную трубу - заготовку размером 5x0,25 мм изготовляют дуговой сваркой с защитой дуги инертным газом (аргоном). Неплавящийся электрод выполнен из вольфрама. Скорость сварки 5 м/мин; режим сварки: сила тока 180 А; напряжение 14 В. Трубу-заготовку после сварки, не нарушая потока, вводят в деформационную зону ро- тационно-ковочной машины (РКМ), где ее

подвергают обжатию как по стенке, так и по диаметру до размера 4,5x0,15 мм. Деформацию трубы производят на удерживаемой оправке с помощью стержня. Стержень, проходящий через зоны формовки и сварки,

закрепляют на кронштейне.

Ротационную ковку выполняют при следующих условиях: число оборотов РКМ - 1200 в 1 мин; число роликов - 10; бойков РКМ - 2,.двойных ударов в 1 мин - 12000.

Колебательные движения (вибрация),

возникающие в трубе при ее ротационной ковке, передаются через трубу в зону плавления, улучшая тем самым качество сварки трубы-заготовки.

Технические свойства труб, характеризующие их качество, оценивают по сплющиванию и раздаче на оправке.

Сварная труба-заготовка до холодного передела, изготовленная по прототипу, выдерживает сплющивание на величину, равную 2,8-3,2 мм; на раздачу - до диаметра 5,2-5,4 мм. Сварная труба, изготовленная по предлагаемому способу, выдерживает испытания: на сплющивание - до контакта

стенок; на раздачу - до диаметра 5,8-5,8 мм. Исследование микроструктуры сварного соединения также подтверждает эффективность предлагаемого способа.

При стационарной сварке (без вибраций) в стыке сварного соединения металл имеет столбчатую, транскристаллитную структуру. Центральная часть шва состоит из неориентированных дендритов. В пограничной зоне дендриты расположены перпендикулярно линии сплавления. Структура основного металла полосчатая и состоит из аустенита и карбида. В зоне соединения наблюдаются трещины. Известно, что такая неоднородность снижает пластичность труб

при их деформации и может привести к разрушению по шву.

Структура соединения труб, полученных сваркой с наложением вибрации от действия РКМ, более равномерна, с меньшим

зерном. В стыке не наблюдается наличие трещин - ввиду более качественного перемешивания жидкого расплавленного металла. Таким образом, сварные трубы,, изготовленные с наложением вибрации от действия РКМ, более качественны и в полной мере пригодны для холодного передела. - я Сварная труба в потоке поступает в РКМ для последующей холодной деформации на оправке на размер 4,5x0,15, скорость аргоно-дуговой сварки - 8 м/мин; выход трубы из РКМ - 10,8 м/мин.

По каждому способу изготовлено по 1000 м труб размером 4,5 х 0,15 мм. По прототипу отбраковано по трещинам, разрушениям зоны сварного соединения - 75 м (7,5%); по предлагаемому способу - 3,5 м (0,35%).

На готовом размере также исследуют качество труб. При испытании холодноде- формированные трубы, изготовленные по предлагаемому способу, выдерживают увеличение диаметра 5,8-6 Ом (исходный диаметр 4,5 мм); по прототипу - 5,1 - 5,4 мм,

при испытании на раздачу: по предлагаемому способу - до соприкосновения стенок; по прототипу - до 4/5 диаметра.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет улучшить качество труб, а именно сократить брак по непровару в 2 - 2,5 раза; улучшить технологические показатели (раздача и сплющивание труб) в 1,5-2 раза; сократить трудозатраты.

Формула изобретения Способ изготовления сварных холодно- деформированных труб, преимущественно из высоколегированных сталей, включаю- щий формовку, сварку, холодную деформацию, отличающийся тем, что, с целью снижения трудозатрат, сварку и холодную деформацию труб производят одновременно путем ротационной ковки.

Изобретение относится к сварке и обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных хо- лоднодеформированных труб, преимущественно из коррозионно-стойкой стали. Цель изобретения - снижение трудозатрат. При производстве труб обеспечивается улучшение структуры зоны сварки созданием вибрации трубы при ее одновременной деформации методом ротационной ковки. Снижение затрат по предложенному способу достигается за счет того, что при ротационной ковке не требуется специальной подготовки поверхности труб в отличие от волочения.