Основные виды термической обработки труб

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТРУБ

Термическая обработка — важнейшая состав­ная часть технологии производства различных видов стальных труб.

Основные цели термической обработки труб следующие:

¾ обеспечение различных эксплуатационных свойств (трубы для добычи нефти и газа, тру­бы для котлов теплоэнергетических установок и др.);

¾ подготовка структуры и свойств для даль­нейшей обработки в различных областях ма­шиностроения (трубы для подшипников);

¾ восстановление пластичности металла для возможности дальнейшего деформирования в процессе передела (трубы промежуточных раз­меров);

¾ создание диффузионной связи между раз­личными слоями в биметаллических, много­слойных и свертных паяных трубах;

выравнивание структуры и свойств метал­ла сварных и литых труб по периметру и дли­не, а также труб переменной геометрии по длине (например, бурильных труб с выса­женными концами).

Таким образом, термическая обработка мо­жет являться одной из завершающих техноло­гических операций в потоке производства (бесшовные и сварные трубы готовых разме­ров) и промежуточной между операциями де­формации (предельные трубы). Она может быть объемной (при обработке всего изде­лия) или локальной (при обработке сварных швов, поверхностных слоев труб, утолщенных высаженных концов труб и т. д.).

В сравнении с другими видами металлопро­дукции трубы имеют ряд отличий, таких как развитая поверхность (наибольшее отношение площади поверхности к массе), наличие внут­ренней полости, широкий сортамент по гео­метрическим размерам, способам производства и назначению, разнообразию марок стали и требований поставки.

На выбор оборудования и технологии тер­мической обработки труб существенное влия­ние оказывает отношение диаметра к толщи­не стенки, а также обусловленная способом производства разнотолщинность по попереч­ному сечению и длине.

По способам производства трубы подраз­деляют на бесшовные, сварные и литые, Бесшовные трубы производят горячедеформированными, тепло- или холоднодеформированными.

Стальные литые трубы выпускают в огра­ниченных объемах методом центробежного литья в металлоформы.

По назначению можно выделить несколько видов труб, которые составляют основную часть общего объема их производства; трубы для нефте- и газодобывающей промышленно­сти, геологоразведки, теплоэнергетики, маги­стральных газо- и нефтепроводов, систем водо- и газопроводов, подшипников, химической промышленности, строительства, различных областей машиностроения, авиации, автотрак­торостроения.

Основными видами термической обработки труб являются отжиг, нормализация, нормали­зация с отпуском, закалка и закалка с отпуском. Ранее отжиг и нормализация являлись имущественными видами термической обработки. В последние годы доля упрочняющих видов обработки резко возросла. Это связано с интенсивным развитием нефтяной и газовой промышленности, требующей высокопрочные обсадные, насосно-компрессорные и бурильные трубы; теплоэнергетики; большой протяженно­стью и повышением рабочего давления' маги­стральных газо- и нефтепроводов. Перспективно также использование термически упрочнен­ных электросварных тонкостенных труб в строительстве.

Термическое упрочнение — эффективный ре­зерв экономии металла (до 30—40 %) и сни­жения массы машин, конструкций и соору­жений.

Получают развитие процессы комбинирован­ного воздействия на структуру и свойства ме­талла, такие, как термомеханическая и механи­ко-термическая обработка труб из конструкци­онной стали, вакуумная термическая обработ­ка труб из высоколегированной нержавеющей стали с целью повышения их коррозионной стойкости, совмещенное со сваркой давлением локальное термическое упрочнение сварных соединений, термическая обработка в защитных средах и вакууме различных холоднодеформированных труб и др.

Большие объемы производства и сложный состав оборудования термических отделений предопределили развитие специализации, как основного направления развития термической обработки на трубных заводах, в первую оче­редь в цехах по производству горячедеформированных бесшовных и электросварных труб.

Общей тенденцией является максимальное применение термических агрегатов проходного типа, позволяющих улучшить качество терми­ческой обработки за счет большей равномерно­сти нагрева и охлаждения, уменьшить искаже­ние геометрических размеров труб, повысить производительность труда, уменьшить долю ручного труда.

Даже для такого вида термообработки как отжиг, традиционно выполнявшийся в камер­ных печах, характерен переход на использова­ние агрегатов проходного типа. Для других видов термообработки применение таких агре­гатов на всех этапах технологии обработки становится обязательным условием, например для наиболее сложной технологии термическо­го упрочнения. Широкое распространение уп­рочняющих видов термообработки вызвало не­обходимость нового структурного построения этих участков трубных цехов. Современные термические отделения для закалки и отпуска труб включают помимо необходимых термиче­ских агрегатов средства для исправления гео­метрии труб и объективного контроля качест­ва термообработки.

Основные принципы технологии термическо­го упрочнения труб с отдельного нагрева со­стоят в следующем: 1) индивидуальность обра­ботки каждой трубы; 2) поточность схемы об­работки, т. е. использование печных агрегатов проходного типа и струйных охлаждающих устройств; 3) применение интенсивного враща-тельно-поступатсльного или вращательного (в зависимости от типа агрегата для нагрева) движения труб на всех основных операциях упрочнения; 4) проведение операции восстанов­ления требуемых геометрических размеров труб при температурах отпуска, обеспечиваю­щих отсутствие в готовых трубах остаточных напряжений; 5) дефектоскопия труб как посту­пающих на обработку, так и готовых.

На этих принципах построены термические отделения для получения высокопрочных труб. В отделениях установлены проходные печи для нагрева под закалку и отпуск, струйные охлаждающие уст­ройства (спрейеры) для закалки, станы теп­лого калибрования и теплой правки.

Для части потребителей, таких как нефте- и газодобывающая промышленность, строитель­ная индустрия необходимый комплекс свойств получают, применяя ускоренный нагрев под закалку и отпуск без последующей выдержки, в секционных печах скоростного нагрева либо в индукционных установках.

Для некоторых видов труб, например стой­кихпротив сульфидного растрескивания, тре­буемый комплекс свойств достигается после закалки и последующего отпуска длительно­стью до 1 ч. В этом случае используют печные агрегаты с поперечным перемещением труб в прогрессе нагрева под закалку и отпуск. Как правило, это печи с шагающими балками.

Для конкретных видов труб в типовую тех­нологию вносят отдельные видоизменения. Так, для газопроводных труб большого диаметра с целью уменьшения вредных тепловыделений после отпуска применяют ускоренное охлажде­ние в струйных устройствах, а теплое калибро­вание и правка заменены гидравлической раз­дачей трубы в закрытой матрице на 0,5—1,0 %.

При упрочнении паропроводных котельных труб из сталей перлитного класса в связи с ог­раничением допускаемых максимальных ско­ростей охлаждения для получения требуемой структуры используют охлаждающие устройст­ва как водовоздушные струйного типа, так и механизированные ванны. Поскольку эти трубы толстостенные, отпуск их допустимо проводить однослойным пакетом в печах с роликовым по­дом и последующей холодной правкой на прессах.

После других видов термической обработки, таких как отжиг, нормализация, отпуск трубы правит в холодном состоянии на правильных станах или прессах. Трубы промежуточных размеров подвергают дальнейшему переделу, а готовые отделывают и проверяют на соответст­вие требованиям стандартов и технических ус­ловий (ТУ).

Дата добавления: 2015-06-27