RU2484149C1 - Способ термической обработки сварных труб - Google Patents
Способ термической обработки сварных труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484149C1 RU2484149C1 RU2011151592/02A RU2011151592A RU2484149C1 RU 2484149 C1 RU2484149 C1 RU 2484149C1 RU 2011151592/02 A RU2011151592/02 A RU 2011151592/02A RU 2011151592 A RU2011151592 A RU 2011151592A RU 2484149 C1 RU2484149 C1 RU 2484149C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- temperature
- weld
- cooling
- pipes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб различного назначения. Для снижения энергетических и временных затрат на производство сварных труб при сохранении хладостойкости и стойкости к водородному охрупчиванию труб в сероводород-содержащих средах на первом этапе термической обработки сварной трубы нагревают только сварной шов и околошовную зону до температуры [(Ac3+α×V1/2)÷(Ac3+α×V1/2+50°C)], охлаждают водой, проводят отпуск с охлаждением на воздухе, затем нагревают всю трубу до температуры (Ac1÷Ас3) или до [Ас3÷(Ас3+50°C)], охлаждают водой и проводят высокий отпуск, причем отпуск сварного шва и околошовной зоны и нагрев труб под высокий отпуск осуществляют при температуре (500°C÷Ac1). 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении сварных труб различного назначения, обладающих повышенной хладостойкостью и стойкостью к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащих средах.
Данный способ преимущественно применим для мало-, среднеуглеродистых и низколегированных сталей.
Известен способ термической обработки [1], который включает в себя нагрев труб до температуры (Ас3+20÷50°C), трехступенчатое охлаждение труб с различной скоростью и отпуск с определенной выдержкой. Данный способ не гарантирует равномерных свойств металла сварного шва и тела трубы.
Известен также способ термической обработки сварных труб, включающий нормализацию сварного шва, после которой производят неполную закалку и отпуск [2]. Однако при такой обработке сохраняется структурная неоднородность зоны шва и остальной части периметра. В результате после термической обработки сохраняется анизотропия свойств, трубы обладают низкой хладостойкостью и низкой стойкостью к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащей среде.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термической обработки трубных изделий из конструкционных сталей, включающий первый нагрев до температуры [Ас3÷(Ас3+50°C)], охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ac1÷Ас3), охлаждение в воде и высокий отпуск с нагревом до (550°C÷Ac1) и последующим охлаждением на воздухе [3].
Этот способ повышает хладостойкость и стойкость к водородному охрупчиванию в сероводородсодержащей среде как сварного соединения по линии сплавления, так и основного металла труб. Свойства сварного соединения и основного металла максимально выравниваются. Однако для реализации данного способа необходимо дважды подвергать трубы объемному нагреву в печах, что приводит к повышенному расходу теплоносителей, потерям металла за счет окалинообразования, ухудшению геометрии труб. Данный способ характеризуется большими энергетическими и временными затратами.
Технической задачей изобретения является разработка способа термической обработки сварных газонефтепроводных труб, обеспечивающего снижение энергетических и временных затрат на их производство, наряду с сохранением хладостойкости и стойкости к водородному охрупчиванию труб.
Технический результат достигается за счет того, что в способе термической обработки труб, включающем первый нагрев выше Ас3 и охлаждение, второй нагрев до температуры (Ac1÷Ас3), охлаждение в воде и высокий отпуск с нагревом под отпуск до (500°C÷Ac1) и последующее охлаждение на воздухе, первый нагрев ведут до температуры [(Ас3+α×V1/2)÷(Ас3+α×V1/2+50°C)] только сварного шва и околошовной зоны, второй нагрев всей трубы производят до температуры не ниже Ac1.
Ac1 - есть нижняя критическая точка, соответствующая превращению перлита в аустенит.
Ас3 - есть верхняя критическая точка, соответствующая концу растворения феррита в аустените.
V - есть средняя скорость нагрева металла сварного шва и околошовной зоны в области фазовых превращений, измеряемая в °C/с,
α - постоянный коэффициент, равный, в зависимости от марки стали, 10,0÷15,0(°C*c)1/2.
Необходимость учета скорости нагрева при скоростном нагреве, который имеет место в случае локального индукционного нагрева зоны шва, связана с ограниченным временем нагрева, которого может оказаться недостаточным для завершения фазовых превращений. Полнота или степень превращений кроме конечной температуры нагрева определяется временем пребывания стали в области температур фазовых превращений - суммарным временем аустенитизации. При увеличении скорости нагрева температура окончания превращения должна сдвигаться в область более высоких температур.
При первом нагреве сварного шва и околошовной зоны до температуры [(Ас3+α×V1/2)÷(Ас3+α×V1/2+50°C)] зерно в районе шва в результате фазовой перекристаллизации измельчается, а после охлаждения зоны нагрева структура шва состоит из дисперсных продуктов промежуточного распада аустенита. При повторном нагреве труб при температуре (Ac1÷Ас3) происходит дополнительное измельчение аустенитного зерна. После охлаждения в воде образуется мартенсит, а последующий отпуск приводит к образованию однородной дисперсной структуры. Кроме того, в результате значительного повышения удельной поверхности межзеренных границ происходит снижение концентрации вредных примесей по границе аустенита. Все это приводит к формированию благоприятного структурного состояния с точки зрения сопротивления хрупкому разрушению и коррозионной повреждаемости.
Предлагаемый способ термической обработки сварных труб осуществляется следующим образом.
На первом этапе термообработки нагревают, а затем охлаждают только сварной шов и околошовную зону, с целью задания им определенных физических и механических свойств. Нагрев сварного шва и околошовной зоны производят токами высокой частоты на установке локальной термической обработки сварного шва при температуре [(Ас3+α×V1/2)÷(Ас3+α×V1/2+50°C)] непосредственно в линии трубоэлектросварочного стана.
После первого нагрева охлаждение сварного шва производят за счет охлаждения водой, подаваемой на шов из спрейера с последующим отпуском сварного шва на установке локальной термической обработки при температуре (500°C÷Ac1) и охлаждением на воздухе.
Для выравнивания механических свойств сварного шва и материала трубы, а также снятия термических напряжений производят второй нагрев труб в межкритический интервал температур (Ac1÷Ас3) с последующим охлаждением водой, высоким отпуском при температуре (500°C÷Ac1) и охлаждением на воздухе.
Возможно использование заявляемого способа, когда второй нагрев труб осуществляют до температуры [Ас3÷(Ас3+50°C)], с последующим охлаждением водой и высоким отпуском при температуре (500°C÷Ac1) и охлаждением на воздухе.
Заявляемый технический результат также обеспечивается, если после первого нагрева охлаждение осуществляют за счет отвода тепла в холодное тело трубы и охлаждения на воздухе.
Предлагаемый способ термической обработки прошел опытное опробование в трубоэлектросварочных цехах ОАО «Выксунский металлургический завод».
Электросварные трубы размером 273×10 мм из стали 13ХФА с содержанием углерода 0,12%, марганца 0,56%, кремния 0,34%, серы 0,002%, фосфора 0,007% и ванадия 0,045% сваривались на скорости Vсварки=0,45 м/с. Сварной шов и околошовная зона труб проходили локальную термическую обработку с нагревом двумя индукторами, длина каждого из которых L=2 м. Второй индуктор нагревал шов с 700 до 1000°C. Соответственно скорость нагрева шва, определяемая по формуле V=(ΔТ*Vсварки)/L, равнялась 67,5°C/с. Температура Ас3 для данной марки стали по литературным данным равна 890°C. Величина α=13 (°С*с)1/2. Температура локальной термической обработки была выбрана равной 890+13*(67,5)1/2=995°C. После нагрева сварной шов и околошовная зона охлаждались в спрейере, а затем нагревались в отпускной секции установки индукционного нагрева до температуры 700°C и охлаждались на воздухе.
После локальной термической обработки трубы прошли нагрев в печи с шагающими балками при температуре 910°C и отпуск при температуре 600°C.
Сущность изобретения поясняется следующими диаграммами, где
на фиг.1 представлены кривые хладостойкости основного металла и сварного соединения труб;
на фиг.2 представлены кривые хладостойкости основного металла и сварного соединения труб из стали 22ГЮ, термообработанной по предлагаемому изобретению.
Результаты испытаний основного металла и сварного соединения труб на ударный изгиб на поперечных образцах Шарли приведены на фиг.1, где представлены кривые:
а) - после локальной термической обработки;
б) - после закалки и отпуска;
в) - после термической обработки в соответствии с прототипом - первой закалки с нагревом до 900°C, второй закалки с нагревом до 780°C и отпуска при температуре 550°C;
г) - после термической обработки по предлагаемому изобретению - нагреву сварного шва и околошовной зоны до температуры 1000°C, охлаждению в спрейере и отпуску при 700°C, закалки всей трубы после нагрева до 900°C и отпуска при 600°C.
Верхние кривые на фиг.1 а), б), в) и г) относятся к основному металлу, нижние к сварному шву.
На фиг.1а) и б) видно, что после локальной термической обработки сварного шва и околошовной зоны и после закалки и отпуска труб ударная вязкость и хладостойкость сварного шва существенно ниже аналогичных характеристик основного металла.
При термической обработке в соответствии с прототипом (фиг.1в) значения ударной вязкости основного металла и сварного шва становятся максимально близкими. Такой же результат достигается и при термической обработке по предлагаемому изобретению (фиг.1г).
Испытания на водородное растрескивание проводились по стандартной испытательной методике NACE 0284-2003.
Среднее значение длины CLR и толщины CTR трещин в основном металле труб с локальной термообработкой сварного шва и околошовной зоны равны соответственно 1,4 и 0,1. В сварном соединении трещин не выявлено. Трещин также не выявлено в трубах, прошедших закалку и отпуск, а также в трубах прошедших термообработку в соответствии с прототипом и термообработку по предлагаемому изобретению в соответствии с пп.1 и 2 Формулы.
Трубы диаметром 178 мм из стали 22ГЮ с содержанием углерода 0,21%, марганца 0,56%, кремния 0,22%, серы 0,006%, фосфора 0,01% сваривались на скорости 0,5 м/с. Сварной шов и околошовная зона труб проходили локальную термическую обработку с нагревом пятью индукторами. Нагрев шва с 700 до 900°C производился тремя индукторами общей длиной L=4 м. Соответственно скорость нагрева шва, определенная по формуле V=(ΔТ*Vсварки)/L равнялась 25°C/с. Температура Ас3 для данной марки стали по литературным данным равна 840°C. Температура локальной термической обработки была выбрана равной 840+13*(25)1/2=905°C. После локального нагрева шва и околошовной зоны до 905°C охлаждение шва происходило за счет отвода тепла в холодное тело трубы и охлаждения на воздухе.
После локальной термической обработки трубы прошли нагрев в печи с шагающими балками при температуре 910°С и отпуск при температуре 540°C.
Результаты испытаний хладостойкости труб из стали 22ГЮ приведены на фиг.2, где верхняя кривая относится к основному металлу, нижняя к сварному шву.
Из фиг.2 видно, что при термообработке по предлагаемому изобретению ударная вязкость и хладостойкость сварного шва максимально близка к ударной вязкости и хладостойкости основного металла.
Результаты испытаний хладостойкости на поперечных ударных образцах Шарпи и испытаний на водородное растрескивание полученные на трубах, термообработанных по предлагаемому изобретению показывают, что свойства труб после такой термообработки, аналогичны свойствам, получаемым при термообработке по прототипу как для сварного шва, так и для основного металла. Наряду с этим предлагаемый способ исключает повторный нагрев всей трубы для проведения второй закалки, что снижает энергетические и временные затраты на их производство, обеспечивает технологичность процесса, снижает потери металла на окалинообразование, сохраняет точность геометрии труб.
Изобретение может быть промышленно использовано в производстве электросварных труб нефтегазового сортамента хладостойких или/и стойких к водородному охрупчиванию.
Источники информации
1. Патент РФ 2230802 С1, кл. C21D 9/08, 2003.
2. Авторское свидетельство СССР №461955, кл. C21D 9/08, 1975.
3. Патент РФ 2096495 С1, кл. C21D 9/08, 1996.
Claims (3)
1. Способ термической обработки сварных труб, включающий первый нагрев выше Ас3 и охлаждение, второй нагрев, охлаждение водой, высокий отпуск и последующее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что при первом нагреве нагревают только сварной шов и околошовную зону до температуры [(Ас3+α·V1/2)÷(Ac3+α·V1/2+50°C)], где V - средняя скорость нагрева в районе фазовых превращений в град/с;
α - постоянный коэффициент, равный, в зависимости от марки стали, 10,0÷15,0 (°C·с)1/2,
а после охлаждения сварного шва и околошовной зоны водой проводят их отпуск с последующим охлаждением на воздухе, причем отпуск сварного шва и околошовной зоны и нагрев труб под высокий отпуск осуществляют при температуре (500°С÷Ac1).
α - постоянный коэффициент, равный, в зависимости от марки стали, 10,0÷15,0 (°C·с)1/2,
а после охлаждения сварного шва и околошовной зоны водой проводят их отпуск с последующим охлаждением на воздухе, причем отпуск сварного шва и околошовной зоны и нагрев труб под высокий отпуск осуществляют при температуре (500°С÷Ac1).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй нагрев осуществляют до температуры (Ac1÷Ас3) или до температуры [Ас3÷(Ас3+50°С)].
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после первого нагрева осуществляют охлаждение на воздухе посредством отвода тепла в холодное тело трубы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151592/02A RU2484149C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Способ термической обработки сварных труб |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011151592/02A RU2484149C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Способ термической обработки сварных труб |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484149C1 true RU2484149C1 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011151592/02A RU2484149C1 (ru) | 2011-12-16 | 2011-12-16 | Способ термической обработки сварных труб |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484149C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537633C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") | Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб (варианты) |
CN114941071A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-26 | 湘潭大学 | 一种改善低碳钢钎焊油管强度和疲劳性能的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU870459A1 (ru) * | 1979-12-27 | 1981-10-07 | Куйбышевский Политехнический Институт Им.В.В.Куйбшева | Способ термической обработки сварных соединений |
JPS59107017A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-21 | Hitachi Ltd | 高周波加熱処理方法及び処理装置 |
RU2034050C1 (ru) * | 1992-07-06 | 1995-04-30 | Выксунский металлургический завод | Способ термической обработки прямошовных электросварных труб |
RU2096495C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1997-11-20 | Акционерное общество "Северский трубный завод" | Способ термической обработки труб |
RU2221057C2 (ru) * | 2001-12-13 | 2004-01-10 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ производства сварных труб большого диаметра |
RU2304625C2 (ru) * | 2005-10-06 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Способ термической обработки соединительных элементов трубопроводов из низколегированной стали |
-
2011
- 2011-12-16 RU RU2011151592/02A patent/RU2484149C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU870459A1 (ru) * | 1979-12-27 | 1981-10-07 | Куйбышевский Политехнический Институт Им.В.В.Куйбшева | Способ термической обработки сварных соединений |
JPS59107017A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-21 | Hitachi Ltd | 高周波加熱処理方法及び処理装置 |
RU2034050C1 (ru) * | 1992-07-06 | 1995-04-30 | Выксунский металлургический завод | Способ термической обработки прямошовных электросварных труб |
RU2096495C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1997-11-20 | Акционерное общество "Северский трубный завод" | Способ термической обработки труб |
RU2221057C2 (ru) * | 2001-12-13 | 2004-01-10 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ производства сварных труб большого диаметра |
RU2304625C2 (ru) * | 2005-10-06 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Способ термической обработки соединительных элементов трубопроводов из низколегированной стали |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537633C1 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") | Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб (варианты) |
CN114941071A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-08-26 | 湘潭大学 | 一种改善低碳钢钎焊油管强度和疲劳性能的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5252131B2 (ja) | 鋼管の焼入方法 | |
CN105378131B (zh) | 管线用厚壁电焊钢管及其制造方法 | |
US8709174B2 (en) | Seamless steel pipe for line pipe and method for manufacturing the same | |
CA2937139C (en) | Low-alloy steel pipe for an oil well | |
MX2013004025A (es) | Metodos de fabricacion de tubos de acero para varillas de perforacion con propiedades mecanicas mejoradas, y varillas obtenidas a traves de los mismos. | |
Khalaj et al. | Microalloyed steel welds by HF-ERW technique: Novel PWHT cycles, microstructure evolution and mechanical properties enhancement | |
AU2011210499A1 (en) | Production method for seamless steel pipe used in line pipe, and seamless steel pipe used in line pipe | |
JP6831254B2 (ja) | 耐酸露点腐食性に優れる溶接鋼管およびその製造法並びに熱交換器 | |
CN110475894A (zh) | 耐酸性管线管用高强度钢板及其制造方法和使用耐酸性管线管用高强度钢板的高强度钢管 | |
CN110662853B (zh) | 钢制弯管及其制造方法 | |
US20190040480A1 (en) | Seamless steel pipe and method for producing same | |
CN112226609B (zh) | 用于异种钢轨焊后接头热处理的施工方法 | |
RU2484149C1 (ru) | Способ термической обработки сварных труб | |
CN112359179B (zh) | 钢轨焊后热处理施工方法 | |
JP6202010B2 (ja) | 高強度2相ステンレス継目無鋼管の製造方法 | |
JPH0545651B2 (ru) | ||
CN105088082B (zh) | 一种表面渗铝改性p110级油套管用钢及其管材制造方法 | |
JP5387440B2 (ja) | マルテンサイト系高Cr電縫鋼管の溶接部の熱処理方法及びマルテンサイト系高Cr電縫鋼管の製造方法 | |
JP5446980B2 (ja) | マルテンサイト系高Cr電縫鋼管溶接部の熱処理方法及びマルテンサイト系高Cr電縫溶接鋼管の製造方法 | |
CN108570542A (zh) | 高强油井管用钢的制造方法 | |
JP2019031698A (ja) | 厚肉電縫鋼管およびその製造方法 | |
RU2096495C1 (ru) | Способ термической обработки труб | |
Morozov et al. | Development of coiled steels for electric-welded (HFC) oil and gas line pipe, casing, and pump-compressor tubing with high strength and good resistance to cold and corrosion | |
CA3157041A1 (en) | Electric resistance welded steel pipe and method for manufacturing the same | |
Wang et al. | Study on Microstructure of Simulated Forging Heat Affected Zone in a New Bainitic Steel Used for Oil-Extraction Rod |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |