SU1748979A1 - Welded tube production method - Google Patents

Abstract

Использование: трубостроение, энергетическое и химическое машиностроение, при производстве сварных труб. Сущность изобретени : в трубосварочном стане производ т формовку и сварку продольного шва трубы, при этом формируют усиление общей толщиной более 1,7толщины стенки трубы. После этого усиление механически обрабатывают до общей толщины, равной 1,2-1,7 толщины стенки трубы, с плавным переходом к основному металлу и производ т гор чую деформацию оставшейс  части усилени  до толщины стенки трубы. 2 табл.Use: pipe construction, power and chemical engineering, in the manufacture of welded pipes. SUMMARY OF THE INVENTION: In a pipe welding mill, a longitudinal seam of a pipe is formed and welded, thereby forming a reinforcement with a total thickness of more than 1.7 of the pipe wall thickness. Thereafter, the reinforcement is mechanically treated to a total thickness of 1.2-1.7 for the wall thickness of the pipe, with a smooth transition to the base metal, and hot deformation of the remaining reinforcement is performed to the thickness of the pipe wall. 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к производству электросварных труб.The invention relates to metallurgy, namely the manufacture of electric welded pipes.

Трубы, сваренные дуговыми способами сварки, имеют усилени  наружного и внутреннего шва. Особенность труб, сваренных высокочастотной сваркой (ВМС), заключаетс  в наличии только внутреннего грата, так как наружный грат удал ют механическим путем в линии сварочного стана. Суммарна  величина усилени  наружного и внутреннего шва может быть равной и даже превышать толщину стенки трубы. Суммарна  величина образующегос  в линии стана наружного и внутреннего грата труб ВЧС также может превышать толщину стенки трубы.Pipes welded by arc welding methods have external and internal weld reinforcements. A feature of pipes welded by high-frequency welding (IUD) is the presence of only internal burrs, since the external bur is mechanically removed in the line of the welding mill. The total amount of reinforcement of the outer and inner seam can be equal and even exceed the thickness of the pipe wall. The total value of the external and internal warping of the VPN lines that are formed in the mill line can also exceed the pipe wall thickness.

Кроме того, электросварные трубы в зоне сварного соединени  имеют структурную неоднородность, котора  обусловлена неодинаковыми услови ми нагрева и охлаждени  трубы. При дуговой сварке основнойIn addition, electric welded pipes in the welded joint zone have structural heterogeneity, which is caused by different conditions of heating and cooling of the pipe. When arc welding main

металл имеет деформированную структуру, шов - литую. При ВЧС сварной стык представл ет собой так называемую светлую полоску, имеющую сложное строение.the metal has a deformed structure, the seam is cast. In VPN, a welded joint is a so-called bright strip with a complex structure.

Однако структурна  неоднородность в зоне сварного соединени  приводит к существенной механической неоднородности. При этом ударна  в зкость шва ниже, чем у основного металла, может наблюдатьс  недостаточна  стабильность качества сварного соединени . Эти недостатки не всегда удаетс  устранить, использу  термическую обработку.However, structural inhomogeneity in the weld zone leads to significant mechanical inhomogeneity. In this case, the impact toughness of the weld is lower than that of the base metal, an insufficient stability of the quality of the welded joint can be observed. It is not always possible to eliminate these disadvantages using heat treatment.

Известен способ термомеханической обработки сварных соединений, заключающийс  в пластическом деформировании зоны сварного шва после сварки в гор чем состо нии путем образовани  волнистой поверхности, которую сглаживают последующим обжатием.A known method for the thermomechanical treatment of welded joints consists in the plastic deformation of the weld zone after hot welding by forming a wavy surface, which is smoothed by subsequent crimping.

22

0000

оabout

22

Недостатки способа заключаютс  в том. что дл  его осуществлени  требуетс  предварительное удаление грата, сложна  схема деформировани  не обеспечивает однородность напр женно-деформированного состо ни  металла шва, отсутствуют данные о температурно-деформационных параметрах , обеспечивающих формирование оптимального комплекса механических свойств сварного соединени :The disadvantages of the method are. that for its implementation requires prior removal of burrs, a complex deformation scheme does not ensure the uniformity of the stress-strain state of the weld metal, there are no data on the temperature-strain parameters that ensure the formation of an optimal set of mechanical properties of the welded joint:

Известен также способ изготовлени  сварных труб, включающий формовку, сварку трубных заготовок, нагрев сварного сое- динени  до температуры гор чей деформации, деформацию шва со степенью 10-40% и объемную термическую обработку труб.There is also known a method for producing welded pipes, which includes molding, welding of tube blanks, heating the welded joint to the hot deformation temperature, weld deformation with a degree of 10–40%, and volumetric heat treatment of the pipes.

Недостаток способа заключаетс  в том. чтр деформаци  на 10-40% не обеспечивает раскатки валиков усилени  шва до уровн  основного металла, что сохран ет концентрацию напр жений в околошовной зоне и интенсифицирует процесс коррозии в зоне под действием транспортируемых продуктов . Кроме того, данный способ не обеспечивает выравнивани  механических свойств сварного шва и основного металла и требуемого повышени  ударной в зкости.The disadvantage of the method is. The deformation by 10-40% does not ensure rolling of the reinforcement rollers of the weld to the level of the base metal, which maintains the stress concentration in the heat-affected zone and intensifies the corrosion process in the zone under the action of the transported products. In addition, this method does not ensure the alignment of the mechanical properties of the weld and the base metal and the required increase in toughness.

Наиболее близким техническим решением ,  вл етс  способ производства сварных труб большого диаметра. Способ осуществл ют следующим образом. При подготовке продольных кромок листов под сварку в холодном или гор чем состо нии производ т утолщение металла в прикро- мочной зоне на 15-40%. Затем выполн ют формовку листов в трубные заготовки, их сборку и дуговую сварку, локальный нагрев зоны сварных соединений и их прокатку, в процессе которой это утолщение раскатывают до уровн  толщины основного металла труб. Способ увеличивает эксплуатационную надежность сварных труб путем повышени  ударной в зкости металла сварных соединений.The closest technical solution is a method for producing large diameter welded pipes. The method is carried out as follows. When preparing the longitudinal edges of sheets for welding in cold or hot condition, metal is thickened in the near-surface area by 15–40%. Then, sheets are formed into billets, assembled and arc-welded, locally heat the welded joints and roll them, during which this thickening is rolled to the level of the base metal thickness of the pipes. The method increases the operational reliability of welded pipes by increasing the toughness of the metal of welded joints.

Недостаток известного способа заключаетс  в том. что он не устран ет полностью геометрическую неоднородность сварных соединений труб из-за образовани  концентраторов напр жений в околошовной зоне при раскатке внутреннего грата, не обеспечивает стабильность механических свойств, требует дополнительных энергозатрат дл  формировани  утолщени  металла листа в прикромочной зоне. Кроме того, предварительное утолщение кромок листа вследствие пластических деформаций приводит к искажению исходной структуры, механических свойств и значительному снижению в зких свойств исходного металла, что требует при дальнейшей обработке сварного соединени  дополнительных технических меропри тий и материальных затрат на восстановление исходных свойств кромки листа .The disadvantage of this method is that. that it does not completely eliminate the geometric heterogeneity of the welded joints of pipes due to the formation of stress concentrators in the heat-affected zone when rolling internal burr, does not ensure the stability of mechanical properties, requires additional energy to form a thickening of the sheet metal in the near-edge zone. In addition, pre-thickening of the edges of the sheet due to plastic deformations leads to distortion of the initial structure, mechanical properties and a significant reduction in the viscous properties of the starting metal, which requires further processing of the welded connection of the original properties of the sheet edge.

Цель изобретени  - снижение трудоемкости обеспечени  стабильности механических свойств.The purpose of the invention is to reduce the labor intensity of ensuring the stability of mechanical properties.

Сварное соединение, полученное дуго0 вой или высокочастотной сваркой, имеет геометрическую неоднородность, и в зависимости от угла перехода от основного металла к усилению шва или грату коэффициент концентрации напр жений варьируетA welded joint produced by arc or high-frequency welding has a geometrical non-uniformity, and depending on the angle of transition from the base metal to the reinforcement of the seam or to grata, the stress concentration coefficient varies

5 от 1,5 до 2. После раскатки усилений шва до их полного удалени  без уменьшени  толщины стенки в месте перехода от основного металла к шву за счет обжати  возможно образование острого концентратора типа5 from 1.5 to 2. After rolling the seam reinforcements until they are completely removed without reducing the wall thickness at the junction from the base metal to the seam, a sharp concentrator of the type can be formed due to the reduction

0 трещины с радиусом в вершине менее 0,1 мм и коэффициентом концентрации 4 и более . Это приводит к существенному снижению несущей способности трубы.0 cracks with a radius at the top of less than 0.1 mm and a concentration ratio of 4 or more. This leads to a significant reduction in the carrying capacity of the pipe.

Степень обжати  определ етс  высотойThe degree of reduction is determined by the height

5 внутреннего грата, вследствие чего благопри тное вли ние пластической деформации на свойства сварного соединени  зависит от соотношени  высоты грата и толщины стенки трубы. При значительной тол0 щине стенки трубы и недостаточной высоте внутреннего грата возможно улучшение структуры шва только на определенную глубину от внутренней поверхности трубы. Согласно предлагаемому способу не5 полное удаление наружного и внутреннего усилений шва или грата перед нагревом под Пластическую деформацию позвол ет в зависимости от толщины стенки трубы и марки стали выбирать оптимальную степень5 internal flash, as a result of which the favorable influence of plastic deformation on the properties of the welded joint depends on the ratio of the height of the flash to the wall thickness of the pipe. With a considerable thickness of the pipe wall and an insufficient internal flash, it is possible to improve the structure of the weld only to a certain depth from the internal surface of the pipe. According to the proposed method, incomplete removal of the external and internal reinforcements of the seam or bur before heating under Plastic deformation allows, depending on the wall thickness of the pipe and the steel grade, to choose the optimum degree

0 деформировани  дл  получени  качественной структуры сварного соединени  и повы- шени  его механических свойств, обеспечивает минимальное отклонение степени обжати  по длине трубы от оптималь5 ного значени  при деформировании сварного шва следствие выравнивани  размеров грата после его частичного удалени . Кроме того, в процессе удалени  части наружного и внутреннего усилений шва-устра0 н етс  геометрическа  неоднородность между швом и основным металлом, что уменьшает веро тность по влени  в околошовной зоне трещиноподобного дефекта после пластического обжати  сварного сое5 динени .0 deformation to obtain a high-quality structure of the welded joint and increase its mechanical properties, provides the minimum deviation of the degree of reduction along the pipe length from the optimum value when deforming the weld due to equalization of the dimensions of the bur after its partial removal. In addition, in the process of removing part of the external and internal reinforcements of the seam, there is a geometric heterogeneity between the seam and the base metal, which reduces the likelihood of a crack-like defect in the heat-affected zone after plastic deformation of the welded joint of the silt.

Данный способ позвол ет также, варьиру  соотношение величины остатков наружного и внутреннего грата, измен ть распределение деформаций шва по толщине стенки трубы и тем самым регулироватьThis method also allows, by varying the ratio of the magnitude of the residues of the outer and inner burrs, to change the distribution of seam deformations over the wall thickness of the pipe and thereby regulate

механические свойства металла сварного соединени  по толщине стенки трубы, получа  более высокие свойства на наружной или на внутренней поверхности, либо одинаковые свойства по всей толщине в зави- симости от условий эксплуатации трубы. Предлагаемый способ производства сварных труб позвол ет увеличить эксплуатационную надежность сварных соединений, устранить геометрическую неоднородность сварных соединений, повысить их ударную в зкость в 1,2-1,6 раза за счет обеспечени  стабильности механических свойств подлине шва, увеличить ударную в зкость околошовной зоны сварных соединений труб в 1,5-3 раза, снизить дополнительные энергозатраты за счет исключени  формировани  утолщени  металла листа в прикромочной зоне, обеспечить использование труб, сваренных высокочастотной сваркой, в трубопроводах ответственного назначени .mechanical properties of the welded metal along the pipe wall thickness, obtaining higher properties on the outer or inner surface, or the same properties throughout the thickness depending on the operating conditions of the pipe. The proposed method for producing welded pipes allows increasing the operational reliability of welded joints, eliminating geometrical heterogeneity of welded joints, increasing their impact strength by 1.2-1.6 times due to ensuring the stability of the mechanical properties of the high seam, increasing the toughness of the heat-affected weld zone tubes by 1.5-3 times, to reduce additional energy consumption by eliminating the formation of sheet metal thickening in the edge region, to ensure the use of pipes, welded high-frequency th welding in pipelines in charge of administration.

Способ производства сварных труб размером 530x7,0 мм осуществл ют следующим образом. The production method of welded pipes of 530x7.0 mm is carried out as follows.

Штрипс из низколегированной стали 17П С отправл ют на участок формовки тру- боэлектросварочного агрегата. После формовки осуществл ют сварку трубы на ТЭСА 203-530 со скоростью сварки 0,58 м/с Ос- тальные режимы сварки: мощность - 1250 КВт; ток - 1,15 КА; напр жение - 0,78 кВ; частота - 10 кГц; осадка в сварочном калибре - 0,004 м. При этом суммарна  величина наружного и внутреннего грата колебалась от 2,8 до 6 мм, Далее снимают наружный и внутренний грат механическим путем или с помощью кислородного дуть , так, чтобы получить плавный переход между основным металлом трубы и гратом и чтобы величина суммарного остатка грата составл ла 20- 70% от толщины стенки дл  обеспечени  оптимальной дл  данной марки стали и толщины стенки трубы степени деформации. Например, после сн ти  грата кислородным дутьем величина суммарного остатка составл ет 2,5 мм, что соответствует посто нной по длине шва степени деформации после раскатки остатков до толщины стенки трубы 36%.A strip of low-alloy steel 17P C is sent to the forming section of the pipe electric welding unit. After molding, the pipe is welded to TESA 203-530 with a welding speed of 0.58 m / s. The remaining welding modes are: power — 1,250 KW; current - 1.15 ka; voltage - 0.78 kV; frequency - 10 kHz; the deposit in the welding caliber is 0.004 m. In this case, the total value of the outer and inner burr ranged from 2.8 to 6 mm. Next, the outer and inner burrs are removed mechanically or with the help of oxygen blowing, so as to obtain a smooth transition between the base metal of the pipe and grata and that the total residue of grata is 20–70% of the wall thickness to ensure the degree of deformation that is optimal for this steel grade and wall thickness. For example, after an oxygen blow is removed by an oxygen blow, the total residue is 2.5 mm, which corresponds to a constant degree of deformation along the length of the seam after the rolling of residues to a pipe wall thickness of 36%.

Локальный нагрев зоны сварного соединени  до температуры 1030° С производ т высокочастотным индуктором мощностью 400 кВт, подстуживают сварное соединение до температуры 850° С Дефор- мацию сварного соединени  производ т двум  бочкообразными роликами при движении трубы относительно роликов со скоростью 4,4 м/мин до полной раскатки остатков грата без уменьшени  толщины стенки трубы. Охлаждение осуществл ют на воздухе , что обеспечивает превращение гор че- деформированного аустенита.Local heating of the welded joint zone to a temperature of 1030 ° C is carried out with a high-frequency inductor with a power of 400 kW, which intensifies the welded joint to a temperature of 850 ° C. The deformation of the welded joint is performed by two barrel-shaped rollers when the tube moves relative to the rollers at a speed of 4.4 m / min to full rolling of deblocks without reducing the pipe wall thickness. Cooling is carried out in air, which ensures the transformation of mountains through deformed austenite.

Опытную партию труб из стали 17ПС исследуют на темплетах размером 150x150 мм, вырезанных из зоны сварного соединени  труб, с целью определени  величины суммарного остатка грата, обеспечивающей высокие и стабильные значени  ударной в зкости шва и около цювной зоны по длине трубы после полной раскатки остатков грата .An experimental batch of 17PS steel pipes is tested on 150x150 mm templates cut from the welded joint of pipes to determine the total burr residue, which ensures high and stable values of the weld toughness and near the draw zone along the length of the burr.

Ударна  в зкость шва и околошовной зоны на рассто нии 1-3 мм от центра шва опытных темплетов на образцах с круглым надрезом при температуре испытаний минус 40° С в зависимости от суммарной величины остатков грата и соответствующей степени деформации приведена в табл. 1.The impact viscosity of the seam and heat-affected zone at a distance of 1-3 mm from the seam center of the experienced templates on round-cut samples at a test temperature of minus 40 ° C, depending on the total amount of burrs and the corresponding degree of deformation, is given in Table. one.

Полученные результаты используют при изготовлении опытной партии труб размером 530x7,0 мм из стали 17Г1С.The results obtained are used in the manufacture of an experimental batch of pipes of 530x7.0 mm in size from steel 17G1S.

Ударна  в зкость шва и околошовной зоны труб на образцах с круглым надрезом при температуре испытаний минус 40° С приведена в табл.2The impact viscosity of the seam and heat-affected zone of pipes on samples with a round notch at a test temperature of minus 40 ° С is given in Table 2.

В этом случае величина ударной в зкости шва в 4-8 раз, а околошовной зоны - в 2-10 раз превышает ударную в зкость исследованных зон в исходном состо нии и в 4,5-8,5 раз требовани  ГОСТ 20295-85 к сварным соединени м труб, изготовленных электродуговой сваркой (0,196 МДж/м2).In this case, the value of the weld toughness is 4-8 times, and the heat-affected zone is 2-10 times higher than the impact strength of the investigated zones in the initial state and 4.5-8.5 times the requirements of GOST 20295-85 to the welded ones. joints of pipes made by electric arc welding (0.196 MJ / m2).

Использование предлагаемого способа позвол ет существенно повысить стабильность качества сварного соединени  и околошовной зоны по длине электросварных труб и снизить трудоемкость и дополнительные энергозатраты за счет исключени  фор1- мировани  утолщени .металла листа в прикромочной зонеThe use of the proposed method allows to significantly improve the quality of the welded joint and the heat-affected zone along the length of the electric-welded pipes and reduce the labor intensity and additional energy costs by eliminating the forma- tion of sheet metal thickening in the edge region.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Способ производства сварных труб, при котором производ т формирование трубной заготовки, сварку продольного шва с образованием усилени  с наружной и внутренней сторон, нагрев-и гор чую деформацию усилени , отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудоемкости и обеспечени  стабильности механических свойств, сварку производ т с формированием усилени  общей толщиной более 1,7 толщины стенки трубы, а перед гор чей деформацией усиление механически обрабатывают до общей толщины 1,2-1,7 толщины стенки трубы с плавным переходом до усилени  к стенке.A method of producing welded pipes, in which a billet is formed, a longitudinal weld is welded to form reinforcements from the outer and inner sides, heating and hot deformation of reinforcement, characterized in that, in order to reduce labor intensity and ensure the stability of mechanical properties, welding is t with the formation of reinforcement with a total thickness of more than 1.7 pipe wall thickness, and before hot deformation the reinforcement is mechanically processed to a total thickness of 1.2-1.7 pipe wall thickness with a smooth transition before reinforcement to enke. Таблица 1Table 1 При меч а н и ё. 1, Температура нагрева темплётов перед деформацией 1000°С; температура гор чей деформации 850°С.:When the sword and n and e. 1, The heating temperature of templates before deformation is 1000 ° С; hot deformation temperature of 850 ° C .: 2. В числителе приведены минимальные и максимальные значени  ударной в зкости по 5-10 образцам, а знаменателе - средние значени . .2. The numerator shows the minimum and maximum values of toughness for 5-10 samples, and the denominator is the average values. . ТаблицаTable