RU2214877C1

RU2214877C1 - Method for preparing steel strip for making electrically welded tubes with corrosion-proof coating

Info

Publication number: RU2214877C1
Application number: RU2002125645A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Радюк; А.Е. Титлянов; М.С. Балагушкин
Original assignee: Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2003-10-27
Also published as: RU2002125645A

Abstract

FIELD: metallurgy, possibly manufacture of electrically welded tubes with corrosion proof coating. SUBSTANCE: method comprises steps of shot blasting for preparing surface of steel strip; applying aluminum gasothermic coating; then applying layer of gasothermic coating of copper or stainless steel; working coating without plastic deformation of basic metal; providing thickness of copper or stainless steel layer no more than thickness of aluminum layer; performing heat treatment at temperature 550 - 600 C. EFFECT: enhanced degree of protection against corrosion and consumers' properties of tube. 2 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении электросварных труб с антикоррозионным покрытием. The invention relates to metallurgy and can be used to obtain electric-welded pipes with anti-corrosion coating.

Наиболее близким к предложенному способу является способ подготовки стальной полосы для получения электросварных труб с антикоррозионным покрытием внутренней поверхности, включающий дробеструйную подготовку поверхности и нанесение алюминиевого газотермического покрытия на полосу (Патент SU 1807902, В 21 С 37/08, 1993). Однако алюминиевое покрытие не обеспечивает потребительские свойства трубы, в частности не удовлетворяет гигиеническим требованиям для труб холодного и горячего водоснабжения, не обладает высокой стойкостью к абразивному износу и т.д. В то же время нанесение на стальную полосу газотермических покрытий, обеспечивающих только потребительские свойства трубы, например, из меди или нержавеющей стали, не обеспечивает протекторную защиту от коррозии продольных и поперечных соединений (сварных, резьбовых и т.д.). Closest to the proposed method is a method of preparing a steel strip for electric-welded pipes with a corrosion-resistant coating on the inner surface, including shot peening of the surface and applying an aluminum thermal coating on the strip (Patent SU 1807902, B 21 C 37/08, 1993). However, the aluminum coating does not provide the consumer properties of the pipe, in particular, it does not meet the hygienic requirements for pipes for cold and hot water supply, it does not have high resistance to abrasion, etc. At the same time, the application of gas-thermal coatings on the steel strip, providing only consumer properties of the pipe, for example, from copper or stainless steel, does not provide tread protection against corrosion of longitudinal and transverse joints (welded, threaded, etc.).

Техническим результатом является совместное обеспечение коррозионных и потребительских свойств трубы. The technical result is the joint provision of corrosion and consumer properties of the pipe.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе подготовки стальной полосы для получения электросварных труб с антикоррозионным покрытием внутренней поверхности, включающем дробеструйную подготовку поверхности и нанесение алюминиевого газотермического покрытия на полосу, поверх алюминия наносят слой газотермического покрытия из меди или нержавеющей стали и проводят механическую обработку покрытия без пластической деформации основного металла. Кроме того, толщина меди или нержавеющей стали не превосходит толщину слоя алюминия, а после уплотнения покрытия проводят термообработку при температуре 550-600^oС.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of preparing a steel strip for producing electric-welded pipes with an anticorrosive coating of the inner surface, including shot peening of the surface and applying an aluminum gas-thermal coating to the strip, a layer of gas-thermal coating of copper or stainless steel is applied over aluminum and the coating is machined without plastic deformation of the base metal. In addition, the thickness of copper or stainless steel does not exceed the thickness of the aluminum layer, and after sealing the coating, heat treatment is carried out at a temperature of 550-600 ^o C.

Нанесение алюминиевого газотермического покрытия на полосу обеспечивает протекторную защиту трубы от коррозии, в т.ч. продольных и поперечных соединений (сварных, резьбовых и др.). Присутствие покрытия в области сварного соединения не препятствует процессу сварки в отличие от покрытия, наносимого способами погружения в расплав или электрохимическим. Нанесение поверх алюминия слоя газотермического покрытия из меди или нержавеющей стали обеспечивает потребительские свойства трубы, в частности удовлетворяет гигиеническим требованиям для труб холодного и горячего водоснабжения. Так, например, нанесение медного газотермического покрытия защищает трубу от биокоррозии, в частности от бактериальной. Именно сочетания алюминиевого и медного газотермических покрытий или газотермических покрытий из алюминия и нержавеющей стали обеспечивают одновременно защиту трубы от коррозии и гигиенические требования для труб холодного и горячего водоснабжения. Покрытия из меди или нержавеющей стали, нанесенные на стальную основу другим способом, не обеспечивают протекторную защиту трубы от коррозии при малейшем повреждении покрытия, т.к. их электродный потенциал выше потенциала стали. Механическая обработка покрытия без пластической деформации основного металла (поверхностное пластическое деформирование, шабрение и т.д.) устраняет открытую пористость покрытия, что препятствует коррозии алюминия и значительно уменьшает шероховатость поверхности покрытия, что увеличивает пропускную способность трубопровода и придает трубе товарный вид. Нанесение поверх алюминия слоя покрытия из меди или нержавеющей стали и механическая обработка покрытия без пластической деформации основного металла совместно обеспечивают коррозионные и потребительские свойства трубы, т.е. достижение технического результата. Толщина меди или нержавеющей стали не превосходит толщину слоя алюминия, что не снижает прочности сцепления между слоем алюминия и основным металлом. Термообработка при температуре 550-600^oС после механической обработки покрытия повышает адгезию и когезию покрытия, необходимые для последующей формовке труб и возможной их дальнейшей пластической деформации.The application of aluminum thermal spray coating on the strip provides tread protection of the pipe from corrosion, including longitudinal and transverse joints (welded, threaded, etc.). The presence of the coating in the weld area does not interfere with the welding process, unlike the coating applied by melt immersion or electrochemical methods. Application of a thermal layer of copper or stainless steel on top of aluminum provides consumer properties of the pipe, in particular, it meets the hygienic requirements for pipes for cold and hot water supply. So, for example, the application of a copper gas-thermal coating protects the pipe from biocorrosion, in particular from bacterial. It is the combination of aluminum and copper gas-thermal coatings or gas-thermal coatings of aluminum and stainless steel that simultaneously protect the pipe from corrosion and hygienic requirements for pipes for cold and hot water supply. Coatings of copper or stainless steel, applied to the steel base in a different way, do not provide tread protection of the pipe against corrosion at the slightest damage to the coating, because their electrode potential is higher than the potential of steel. The mechanical treatment of the coating without plastic deformation of the base metal (surface plastic deformation, scraping, etc.) eliminates the open porosity of the coating, which prevents aluminum corrosion and significantly reduces the surface roughness of the coating, which increases the throughput of the pipeline and gives the pipe a marketable appearance. Application of a copper or stainless steel coating layer over aluminum and mechanical treatment of the coating without plastic deformation of the base metal together provide corrosion and consumer properties of the pipe, i.e. achievement of a technical result. The thickness of copper or stainless steel does not exceed the thickness of the aluminum layer, which does not reduce the adhesion strength between the aluminum layer and the base metal. Heat treatment at a temperature of 550-600 ^o C after mechanical treatment of the coating increases the adhesion and cohesion of the coating, necessary for the subsequent formation of pipes and their possible further plastic deformation.

Механическая обработка покрытия с пластической деформацией основного металла и нанесением меди или нержавеющей стали толщиной больше толщины алюминия значительно снижают прочность сцепления алюминиевого покрытия со стальной основой. Термообработка полосы с односторонним покрытием при температуре меньше 550^oС не обеспечивает повышение адгезии и когезии покрытия. Термообработка при температуре больше 600^oС значительно уменьшает временной интервал, в течение которого образуется диффузионный слой толщиной до 10 мкм, обеспечивающий повышение адгезии покрытия, что затрудняет управление процессом термообработки. Время термообработки устанавливают в зависимости от размеров полосы и вида нагрева.The machining of a coating with plastic deformation of the base metal and the application of copper or stainless steel with a thickness greater than the thickness of aluminum significantly reduces the adhesion strength of the aluminum coating to the steel base. Heat treatment of a strip with a one-sided coating at a temperature of less than 550 ^o C does not provide increased adhesion and cohesion of the coating. Heat treatment at a temperature of more than 600 ^o C significantly reduces the time interval during which a diffusion layer is formed with a thickness of up to 10 μm, which provides increased adhesion of the coating, which makes it difficult to control the heat treatment process. The heat treatment time is set depending on the size of the strip and the type of heating.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

После дробеструйной подготовки поверхности полосы газотермическим способом наносят слой алюминиевого покрытия толщиной 0,05-0,1 мм. Толщина меньше 0,05 мм не обеспечивает сплошности покрытия, а больше 0,1 мм снижает адгезию покрытия. Поверх алюминия наносят газотермическое покрытие из меди или нержавеющей стали толщиной, не превышающей толщину алюминиевого слоя. Далее проводят механическую обработку покрытия, например, способами поверхностного пластического деформирования, шабрением и т.д. без пластической деформации основного металла. При необходимости после механической обработки покрытия проводят термообработку, например, в колпаковой печи или с помощью электроконтактного нагрева при температуре 550-600^oС.After bead-blasting preparation of the strip surface, a layer of an aluminum coating with a thickness of 0.05-0.1 mm is applied by a thermal spray method. A thickness of less than 0.05 mm does not provide continuity of the coating, and more than 0.1 mm reduces the adhesion of the coating. A thermal spray coating of copper or stainless steel is applied over aluminum with a thickness not exceeding the thickness of the aluminum layer. Further, the coating is machined, for example, by means of surface plastic deformation, scraping, etc. without plastic deformation of the base metal. If necessary, after machining the coating, heat treatment is carried out, for example, in a bell furnace or by means of electric contact heating at a temperature of 550-600 ^o C.

Пример 1. Стальную полосу марки 08ю толщиной 2,8 мм, шириной 232 мм подвергали дробеструйной обработке с одной стороны чугунной колотой дробью с давлением 0,5 МПа. На подготовленную поверхность с помощью электродугового металлизатора ЭМ-15М наносили слой алюминиевого покрытия марки АД1 толщиной 0,07-0,08 мм. Поверх алюминия с помощью того же металлизатора наносили слой меди марки M1 толщиной 0,05-0,06 мм. Механическую обработку покрытия без пластической деформации основы проводили на прокатном стане. В результате высокочастотной сварки получили трубу диаметром 76 мм с внутренним покрытием, обладающим высокой коррозионной стойкостью и удовлетворяющим гигиеническим требованиям для труб холодного и горячего водоснабжения. Example 1. A steel strip of 08y grade 2.8 mm thick, 232 mm wide was shot blasted on one side with cast-iron chipped shot at a pressure of 0.5 MPa. A layer of aluminum coating AD1 grade 0.07-0.08 mm thick was applied to the prepared surface using an EM-15M electric arc metallizer. A layer of M1 grade copper with a thickness of 0.05-0.06 mm was applied over aluminum using the same metallizer. The machining of the coating without plastic deformation of the base was carried out on a rolling mill. As a result of high-frequency welding, a pipe with a diameter of 76 mm was obtained with an internal coating having high corrosion resistance and satisfying hygienic requirements for pipes for cold and hot water supply.

Пример 2. Полосу по примеру 1 с нанесенным газотермическим покрытием после его механической обработки подвергли термообработке в колпаковой печи при температуре 550^oС в течение 2 ч. После получения трубы из нее были путем гибки изготовлены отводы. При этом не было трещин и отслоения покрытия.Example 2. The strip of example 1 with a thermal spray coating after its mechanical treatment was subjected to heat treatment in a bell furnace at a temperature of 550 ^o C for 2 hours. After receiving the pipe, bends were made from it by bending. There were no cracks or delamination of the coating.

Пример 3. На полосу по примеру 1 напылили слой алюминиевого покрытия толщиной 0,05-0,06 мм, а поверх алюминия - слой меди толщиной 0,09-0,1 мм. Из полученной трубы были вырезаны образцы, подвергнутые испытаниям на сплющивание (ГОСТ 8695-75) и раздачу (ГОСТ 8694-75), в результате которых произошло отслоение двухслойного покрытия от стальной трубы. Example 3. A strip of aluminum coating 0.05-0.06 mm thick was sprayed onto the strip of Example 1, and a copper layer 0.09-0.1 mm thick was coated over aluminum. Samples subjected to flattening tests (GOST 8695-75) and distribution (GOST 8694-75) were cut from the obtained pipe, as a result of which the two-layer coating peeled off from the steel pipe.

Пример 4. Полосу из стали 10 толщиной 2,5 мм, шириной 184 мм подвергли дробеструйной обработке с одной стороны чугунной колотой дробью с давлением 0,5 МПа. На подготовленную поверхность с помощью электродугового металлизатора ЭМ -15М наносили слой алюминиевого покрытия марки АД1 толщиной 0,09-0,1 мм. Поверх алюминия наносили слой из нержавеющей стали толщиной 0,09-0,1 мм. Механическую обработку покрытия без пластической деформации основы проводили путем шабрения наждачной бумагой. В результате высокочастотной сварки получили трубу диаметром 60 мм с внутренним покрытием, удовлетворяющим гигиеническим требованиям для труб холодного и горячего водоснабжения и обладающим высокими коррозионной стойкостью и стойкостью к абразивному износу. Example 4. A strip of steel 10 with a thickness of 2.5 mm and a width of 184 mm was subjected to bead-blasting on one side with cast-iron split shot with a pressure of 0.5 MPa. A layer of aluminum coating AD1 grade 0.09-0.1 mm thick was applied onto the prepared surface using an EM-15M electric arc metallizer. A layer of stainless steel 0.09-0.1 mm thick was applied over aluminum. The machining of the coating without plastic deformation of the base was carried out by scraping with sandpaper. As a result of high-frequency welding, we obtained a pipe with a diameter of 60 mm with an internal coating that meets the hygienic requirements for cold and hot water pipes and has high corrosion resistance and abrasion resistance.

Следовательно, нанесение поверх алюминия слоя газотермического покрытия из меди или нержавеющей стали и механическая обработка покрытия без пластической деформации основного металла совместно обеспечивают коррозионные и потребительские свойства трубы. Therefore, the application of a thermal layer of copper or stainless steel over aluminum and the mechanical treatment of the coating without plastic deformation of the base metal together provide corrosion and consumer properties of the pipe.

Claims

1. A method of preparing a steel strip for producing electric-welded pipes with an anticorrosive coating on the inner surface, including shot peening and applying an aluminum thermal coating to the strip, characterized in that a copper or stainless steel gas-thermal coating is applied over the aluminum and machined without plastic deformation base metal.

2. The method according to p. 1, characterized in that the thickness of copper or stainless steel does not exceed the thickness of the aluminum layer.

3. The method according to p. 1, characterized in that after machining the coating, heat treatment is carried out at 550-600 ^o C.