ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Способ изготовления сварных холоднодеформированных труб, преимущественно из коррозионностойких сталей, включает формовку трубной заготовки, сварку ее кромок, калибровку и во­лочение, при формовке и калибровке трубу редуцируют по сече­нию на величину 10-20%.

Сущность изобретения заключается в следующем. Ста­бильность волочения труб и прежде всего на неподвижных оправ­ках обеспечивается при условии предварительного деформацион­ного упрочнения заготовки в процессе формовки и редуцирования в валках. Предварительно упрочненная труба менее чувствительна к разрушению в процессе волочения в случае наличия дефектов, в том числе сварочного характера, внеосевого перемещения рабоче­го инструмента (волоки, оправки) и др.

При волочении на неподвижной оправке, в частности на самоустанавливающейся, имеет место большая доля касательных напряжений, что обеспечивает благоприятную возможность плас­тической деформации. Наиболее интенсивная нагартовка мате­риала трубы происходит при степени деформации от 10 до 20%. Так, в частности, текущий модуль пластичности при данной сте­пени деформации для стали ОЗХ18Н12ВИ Е = 3,87кг/мм ², в то время, как при степени деформации, например, 30% он равен только 3,06кг/мм ².

Обжатие трубы-заготовки в формовочно-сварочном стане на 10-20% обеспечивает стабильность последующего процесса волочения по следующим причинам. При редуцировании в этих пределах резко повышаются прочностные характеристики метал­ла (s₀₂,s_b),что исключает склонность к обрыву трубы при последующем волочении в случае самопроизвольного внеосевого пе­ремещения оправки изменения условий смазки и др. При этом ре­сурс пластичности исчерпывается незначительно, не происходит развитие микродефектов, показатель напряженного состояния (s/Т) при такой схеме является отрицательной величиной.

Предварительное обжатие труб по диаметру благоприятно сказывается и на состоянии шва. В этом случае пластическая де­формация вызывает раздробление зерен аустенита в шве, измель­чение блоков и увеличение угла их разориентировки. При дефор­мации же растяжения, что имеет место при волочении без предва­рительного редуцирования, происходит более интенсивный рас­пад аустенита шва. При этом плотная решеткаg-фазы относи­тельно легко перестраивается в менее плотную решеткуa-фазы, являясь, тем самым концентратом напряжения, снижая пластич­ность.

Повышение предварительной деформации заготовки более 20% приводит к значительному росту напряжения в материале труб, резко падает коэффициент запаса прочности при после­дующем волочении, исключается возможность использования са­моустанавливающейся оправки (минимально возможный коэф­фициент вытяжки, исходя из геометрии, составляет 1,3; степень деформации составляет 23%).

При предварительной деформации трубы-заготовки на ве­личину 30% и более волочение на самоустанавливающейся оправ­ке практически невозможно, так как коэффициент запаса прочно­сти становится равным единице при коэффициенте вытяжки рав­ным 1,10. В то же время минимально возможный коэффициент вытяжки, необходимый для стабильного протекания процесса во­лочения на самоустанавливающейся оправке, не может быть ме­нее 1,20.

Обжатие трубы-заготовки по сечению на величину менее 10% неэффективно из-за необходимости введения дополнительно­го прохода при волочении, не происходит выравнивания структу­ры шва. При этом сохраняется тенденция к обрыву труб из-за не­достаточности упрочнения материала труб.

Таким образом, предварительная степень деформации 10-20%, сообщаемая материалу трубы при формовке и калибровке, обеспечивает значительное повышение механических характери­стик материала, что исключает разрушение трубы при самопроиз­вольном повороте и перемещении самоустанавливающейся оп­равки и волоки при последующем волочении и приводит к повы­шению производительности.

Использование способа изготовления сварных холоднодеформированных труб позволяет выполнять последующее волоче­ние сварной заготовки без термообработки и связанных с ней под­готовительных операций, стабилизировать процесс волочения на плавающей оправке за счет уменьшения количества обрывов тру­бы на выходе из очага деформации на 70-80%.

Способ реализован следующим образом. Для изготовления трубной заготовки использовали штрипс толщиной 0,18 мм, ши­риной 12,7±0,1мм из стали марки ОЗХ18Н12ВИ с пределом проч­ности в отожженном состоянииs_bo=63 кг/мм ². При формовке штрипса в трубу размером 4х0,18мм на сварочном стане, сварке кромок трубы неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона и последующей калибровке в линии стана на размер 3,8х0,18 мм общая степень деформации металла трубы составляет 13%. При этом предел прочности металла трубыs_blдостигает 85кг/мм ², что обеспечивает достаточную прочность выходящего конца трубы при последующем oправочном волочении.

Волочение труб с размера 3,8х0,18мм до готового размера проводили на барабанном волочильном стане без промежуточной термообработки. В качестве смазки для наружной поверхности трубы использовали хлорпарафин ХП-600, на справочном прохо­де для внутренней поверхности трубы - смазку японского произ­водства"duraran" df-m.

Для сравнения эффективности данного процесса проводили Справочное волочение труб по маршруту 3,8х0,18мм-»3,27х0,13мм с предварительно заданной степенью деформации исходной заго­товки. При этом в качестве заготовки под оправочное волочение использовали трубы диаметром от 3,8 до 4,6мм, изготовленные безоправочным волочением из электросварной трубы размером 5х0,18мм и подвергнутые термической обработке в печи с вос­становительной атмосферой при температуре 1050°С.

Использование способа изготовления сварных холодноде­формированных труб по сравнению с прототипом позволит по­высить производительность на 7-10% за счет стабилизации процесса волочения.