Способ термической обработки сварных труб Советский патент 1979 года по МПК C21D9/08 

Изобретение относится к области термической обработки электросварных труб большого диаметра. Известен способ термической обработки электросварных изделий, например, сварных труб, включаюший локальный нагрев сварного соединения, с целью первичной перекристаллизации 1. Указанный способ не позволяет получить высокие механические свойства изделия ,и гарантировать его качество вслед ствие образования высоких остаточных напряжений и дефектов в виде трещин, об разующихся при ускоренном охлаждении сварного соединенияот температур перекристаллизации в результате образования мартенситобейнитных структур. Наиболее близким по техническому решению является способ термической обработки сварных изделий, например труб, вклюгчакядий локальный нагрев сварного шва до температуры аустенитизации, ускоренное вхлаждение сварного шва до i5O-200 C, ускоренный нагрев и ускс..ренное охлаждение и отпуск всего изделия 2. Утсазанный способ термической обработки сварных труб обладает недостатком, который состоит в том, что при ускоренном локальном охлаждении сварного шва до 150-200 от температуры аустёнитизации в сварном соединении возникают остаточные напряжения большой величины, которые приводят к появлению закалочных трещин в результате образования в сварном соединении структур типа мартенсита и нижнего бейнита. Указанные структуры образуются при ускоренном охлаждении CBapiioro соединения до температур 150-200°С, лежащих ниже точки Мн начала мартенситного превращения. Точка Мн для низколегированных сталей типа 17Г1С и 17Г2СФ, применяемых для изготовления электросварных труб, лежит при температуре 380-400 0. При последующей термообработке труб указанные трещины не ликвидируются, в результате чего

метаничесюге cBOffcTBa и конструктивная надежность труб понижаются. Кройе Тбго, в результате образования высоких локальных напряжений в св1арно(й соединении, происходит поводка труб и потеря геометрических размеров, качество труб при этом снижается.

Целью настоящего изобретения является повышение ударной вязкости сварйого соединения и конструктивной надежности труб.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что охлаждение бварябго шва производят ускоренно до температуры Мн + (10 - ), после чего охлаждение до комнатной температуры проводят на воздухе.

Ускоренное охлаждение сварного соединения от температуры аустенитизации до темпег:)атуры выше точки Мн + (Ю 30°С), как это предусматривается по нбвому способу, исключает образование структур мартенсита или бейнита, что предотвращает образование затсалрчных Tp&umi в съарпои соединении труб. При etOM перекристаллизация переохлажденного до температуры выше точки Мн на 10-ЗО С аустенита идет с образованием мелкозернистой структуры фазовой перекристаллизации (резко увеличивается число центров кристаллизации), в результате чего зерно измельчается, ударная вязкость, хладостойкость и конструкционная надежность труб повышается.

Выбранная величина интервала (1030 с) является практически достаточной для контроля ее в условиях произ-. одЬтва и исключает переохлаждение аустенита ниже точки Мн при выполнении предложенных режимов в заводских условиях, а колебания в указанном ин- терваЛе температур практически не ОКаЗь вают влияния на уровень механических свойств сварного соединения.

Последующее медленное охлаждение ОТ температуры Мн + (10-30°С) на воздухе приводит к снятию остаточных напряжений в сварном соединении, что также способствует улучшению качества изделий. Кроме того указанный режим замедленного охлаждения свар- Ш:№ соёдинй1ия способствует прохождеНИК) более полной перекристаллизации, так Как при ускоренном охлаждении и при образовании, например, бейнитных структур, распадаустенита полностью не эака1тчивается и в структуре обнаружИваётс Я остаточный аустенит. При охлаждении на воздухе от температур на 1О-30 С выще Мн распад аустенита происходит более полно.

Описываемый способ, например, применительно к сварньл трубам большого диаметра из стали 16ГБР, 16ГФР, 17Г1С и 17Г2СФ и др. сталей, включает ускоренный нагрев зоны сварного соединения до 900-1000 С ускоренное охлаждение шва и прилегающей зоны водяным Еушем до температуры Мн + () с последующим охлаждением на воздухе до цеховой температуры, нагрев всей трубы до температуры аустенитизации, закалку и отпуск трубы при температуре 6ОО-.720°С.

Пример. Проводили термическую обработку газопроводных труб диаметром 1020X9 мм из низколегированной стали 17Г2СФ химического состава 0,17% углерода, 1,38% марганца, 0,50% кремния, 0,21% серы, 0,019% фосфора, 0,1% хрома, 0,09% никеля. О,О45% ванадия, остальное-железо. Критические точки стали 17Г2СФ Ас„ 850с, Ас, 720°С Мн - ..

Трубы проходили следующую обработку: индуктором ускоренно нагревали шов и прилегаю1пую зону до температуры аустенитизации 950с (Ас™ + + 100 С), после чего сварной шов охлаждали водяным душем при температу™ ре воды 15 С до температуры 4ОО С (Мн + 20 С), затем охлаждение до комнатной температуры проводили на воздухе после чего нагревали всю трубу в проходной секционной печи скоростного нагрева до температуры (Ас + + 7О с), закаливали водой в радиаль:1о щелевом спрейере при и производили отпуск всей трубы при температуре ..

Для получения сравнительных данных проводили термическую обработку однотипных труб, изготовленных из этой Же стали по известному способу: нагревали сварной шов до температуры 950°С, ох15 Слаждали ВОДОЙ при

температуре до температуры 17О С, ускоренно нагревали до температуры 92 О С, ускоренно охлаждали (закалка) и отпускали все трубы при температуре 700°С. Механические свойства металлаи сварного шва труб, обработанных по известному И предлагаемому способам приведены в таблице.

а

0)

со

D

а

ю

ов

о

« О

а

о

О)

м

ф

Анализ табличных данных показывает, что термическая обработка по предлагаемому способу обеспечивает повышение ударной вязкости сварного соединения при отрицательной температуре при некотором повышении его прочности, т.е. повышается конструктивная надежность трубы. Формула изобретения Способ термической обработки сварных труб, включающий ускоренный нагрев сва ного шва до температуры .аустенитизации ускоренное охлаждение, ускоренный нагрев до температуры аустенитизааии, закалку и отпуск ьсей трубы, о.тлич а root и и с я тем, что, с целью довышения ударной вязкости сварного соединения дконструкч тивной надежности труб ускоренное охлаждение сварного шва производят до температуры Мн + , после чего охлаждение производят на воздухе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Автоматическая сварка , 1966, № 4, с. 13-14. 2.Авторское свидетельство СССР № 500272. С 21 Т) 9/50, 1974.