RU2488649C2 - Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening - Google Patents

Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening Download PDF

Info

Publication number
RU2488649C2
RU2488649C2 RU2009116050/02A RU2009116050A RU2488649C2 RU 2488649 C2 RU2488649 C2 RU 2488649C2 RU 2009116050/02 A RU2009116050/02 A RU 2009116050/02A RU 2009116050 A RU2009116050 A RU 2009116050A RU 2488649 C2 RU2488649 C2 RU 2488649C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
arc
pipe surface
flame
arc flame
Prior art date
Application number
RU2009116050/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009116050A (en
Inventor
Любовь Александровна Голдобина
Валерий Павлович Гусев
Павел Сергеевич Орлов
Владимир Степанович Шкрабак
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия"
Priority to RU2009116050/02A priority Critical patent/RU2488649C2/en
Publication of RU2009116050A publication Critical patent/RU2009116050A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488649C2 publication Critical patent/RU2488649C2/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method of steel pipe case-hardening comprises heating to 1200-1400°C in carbon-bearing medium in arc flame between two graphite electrodes of arc torch, curing and cooling. Pipe surface is heated for 5-25 s. Current of 50-250 A is fed to electrodes. Arc flame is displaced on pipe surface in helical line at the rate of 2-20 mm/s and pitch of 0.75-0.8 of heating spot diameter making 20-25 mm. Pipe surface is arranged 10 mm from electrode ends in carbon arc flame area. Pipe surface heated by electric arc at 75-100 mm from arc flame is water cooled. In case-hardening, pressure in pipe is kept at the level of 0.5-0.75 of operating pressure. Pipe surface coat features excellent resistance due to it rules out penetration of atomic hydrogen into steel and boats hardness of 2000 N/mm2.
EFFECT: higher antirust properties.

Description

Изобретение относится к способам повышения стойкости стали к коррозии и может быть использовано в подземном трубопроводном транспорте.The invention relates to methods for increasing the resistance of steel to corrosion and can be used in underground pipeline transport.

Известен способ оксидирования стальных изделий, включающий обработку водяным паром, охлаждению до 500°С в среде перегретого пара, а затем на воздухе, отличающийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости покрытия, его сплошности и пластичности, а также интенсификации процесса оксидирование производят термически диссоциированным водяным паром в течение 0,1-1,0 минут (а.с. СССР №1070211, С23 7/04).A known method of oxidizing steel products, including treatment with water vapor, cooling to 500 ° C in an environment of superheated steam, and then in air, characterized in that in order to increase the corrosion resistance of the coating, its continuity and ductility, as well as to intensify the process, the oxidation is thermally dissociated water vapor for 0.1-1.0 minutes (AS USSR No. 1070211, C23 7/04).

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

1) необходимость получения диссоциированного водяного пара с температурой от 2000 до 3050°С, что требует применения дорогостоящего плазмотрона;1) the need to obtain dissociated water vapor with a temperature of from 2000 to 3050 ° C, which requires the use of an expensive plasmatron;

2) сравнительно низкая стойкость образующейся магнетитовой пленки Fe3O4, которая под действием катодной защиты подвергается электрохимическому восстановлению до метагидрооксида железа III [2FeO(OH)] и гидрооксида железа II [Fe(OH)2], на что уходит не более 5 лет, хотя магнетит и характеризуется пониженной электрохимической активностью.2) the relatively low resistance of the formed magnetite film Fe 3 O 4 , which under the influence of cathodic protection undergoes electrochemical reduction to iron metahydroxide III [2FeO (OH)] and iron hydroxide II [Fe (OH) 2 ], which takes no more than 5 years , although magnetite is characterized by reduced electrochemical activity.

Известен способ электролизной цементации преимущественно для изделий из алюминиевых и титановых сплавов, включающий выдержку в расплавах карбонатов щелочных металлов при температуре насыщения и заданной плотности тока на катоде, отличающийся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости изделий за счет получения карбидов металлов на поверхности изделие выдерживают при 500-600°С и плотности тока на катоде 0,1-1,4 А/м2 в расплаве смеси карбонатов лития, натрия и калия (а.с. СССР №975828, С23С 9/10).A known method of electrolysis cementation mainly for products from aluminum and titanium alloys, including exposure to molten carbonates of alkali metals at a saturation temperature and a given current density at the cathode, characterized in that in order to increase the corrosion resistance of products by producing metal carbides on the surface, the product is maintained at 500-600 ° C and current density at the cathode of 0.1-1.4 A / m 2 in the melt of a mixture of lithium, sodium and potassium carbonates (AS USSR No. 975828, С23С 9/10).

Среди недостатков способа следует отметить:Among the disadvantages of the method should be noted:

1) предлагаемый технологический процесс не предусматривает цементации стали, являющейся основным металлом для производства подземных трубопроводов;1) the proposed process does not provide for the cementation of steel, which is the main metal for the production of underground pipelines;

2) применение расплава карбонатов щелочных металлов в качестве электролита ограничивает возможности способа и затрудняет обработку крупногабаритных изделий;2) the use of a melt of alkali metal carbonates as an electrolyte limits the possibilities of the method and complicates the processing of large-sized products;

3) использование расплавленного электролита при температуре 500-600°С предъявляет требования к герметизации электролизной ванны в целях исключения возможных выбросов ядовитых паров солей лития.3) the use of molten electrolyte at a temperature of 500-600 ° C imposes requirements for sealing the electrolysis bath in order to exclude possible emissions of toxic fumes of lithium salts.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится: 1) способ упрочнения малоуглеродистой стали, включающий нагрев в углеродсодержащей среде до температуры насыщения, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса и сокращения длительности обработки нагрев и выдержку производят в пламени дуги между графитовыми электродами (а.с. СССР №850735, С23С 11/00).Closest to the proposed invention relates: 1) a method of hardening mild steel, comprising heating in a carbon-containing medium to a saturation temperature, holding and cooling, characterized in that in order to simplify the process and reduce the processing time, heating and holding are performed in an arc flame between graphite electrodes ( AS of the USSR No. 850735, C23C 11/00).

2) Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев и выдержку производят при 1200-1400°С.2) The method according to claim 1, characterized in that the heating and aging is carried out at 1200-1400 ° C.

Способ также не лишен недостатков:The method is also not without drawbacks:

1) предлагаемая технология предусматривает обработку только малоразмерных изделий;1) the proposed technology provides for the processing of only small-sized products;

2) при эксплуатации трубопровода под давлением возможно растрескивание нанесенного защитного и упрочняющего слоя карбида железа на поверхности трубы, что ускорит коррозионные процессы.2) when the pipeline is operated under pressure, cracking of the applied protective and hardening layer of iron carbide on the pipe surface is possible, which will accelerate the corrosion processes.

Задачей изобретения является предотвращение коррозионных повреждений наружной поверхности подземного катоднозащищенного трубопровода путем нанесения на его поверхность устойчивого к коррозии и действию кислот и щелочей покрытия.The objective of the invention is to prevent corrosion damage to the outer surface of an underground cathodically protected pipeline by applying a coating resistant to corrosion and the action of acids and alkalis on its surface.

Поставленная задача достигается способом повышения стойкости стальных трубопроводов к коррозии цементацией, включающий нагрев в углеродсодержащей среде до температуры насыщения, выдержку и охлаждение; с целью упрощения процесса и сокращения длительности обработки нагрев и выдержку производят в пламени дуги между графитовыми электродами при 1200-1400°С, причем нагрев поверхности трубы производят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм, при этом поверхность трубы находится на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги, а нагретую электрической угольной дугой поверхность металла на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой, при этом в процессе цементации поддерживается давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления, создаваемого в процессе ее эксплуатации.The problem is achieved by a method of increasing the resistance of steel pipelines to corrosion by cementation, including heating in a carbon-containing medium to a saturation temperature, aging and cooling; in order to simplify the process and reduce the processing time, heating and exposure are carried out in an arc flame between graphite electrodes at 1200-1400 ° C, and the pipe surface is heated for 5-25 s, while an electric current of 50-250 A is applied to the electrodes, and the arc flame is moved along the surface of the pipe along a helical line coil to coil with a speed of 2-20 mm / s in increments of 0.75-0.8 of the diameter of the heating spot of 20-25 mm, while the surface of the pipe is 10 mm from the ends electrodes in the area of the flame of a coal arc, and heated An electric carbon arc is used to cool the metal surface at a distance of 75-100 mm from the arc flame with water, while during the cementation process the pressure in the pipe is maintained at 0.5-0.75 of the working pressure created during its operation.

Новые существенные признаки:New significant features:

1) в целях исключения растрескивание нанесенного защитного и упрочняющего слоя карбида железа на поверхности трубы в процессе ее эксплуатации, цементацию ведут поддерживая давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего, создаваемого в процессе ее эксплуатации;1) in order to prevent cracking of the applied protective and hardening layer of iron carbide on the surface of the pipe during its operation, cementation is maintained by maintaining the pressure in the pipe of 0.5-0.75 from the worker created during its operation;

2) для обработки всей наружной (или внутренней) поверхности трубы цементацию ведут методом сканирования, строка за строкой перемещая пламя дуги по поверхности трубы по винтовой линии;2) for processing the entire outer (or inner) surface of the pipe, cementation is carried out by scanning, line by line moving the arc flame along the surface of the pipe along a helix;

3) нагретую угольной электрической дугой поверхность трубы охлаждают водой в целях интенсификации процесса образования карбидов железа.3) the surface of the pipe heated by a carbon electric arc is cooled with water in order to intensify the formation of iron carbides.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.The above new essential features, together with the known ones, provide a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что для осуществления способа нагрев пятна диаметром 20-40 мм на поверхности трубы до температуры 1200-1400°С осуществляют высокотемпературным пламенем электродуговой горелки с двумя графитовыми электродами, установленными под углом 30° друг к другу в течение 5-25 с. Зазор между электродами 4-8 мм. Поверхность трубы находится на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги. К электродам подводится электрический ток 50-250 А от сварочного трансформатора. Температура пламени электрической дуги составляет 3000-4000°С. Электродинамическими силами в металл трубы на глубину до 2 мм внедряется атомарный и ионизированный углерод. Пламя дуги перемещается по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с. В целях интенсификации процесса образования карбида железа, нагретую электрической угольной дугой поверхность металла, на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги, охлаждают водой температурой 20°С. Образовавшийся на поверхности трубы плотный слой карбида железа устойчив к коррозии, действию кислот и щелочей и к стресс-коррозии, так как препятствует проникновению в сталь атомарного водорода и имеет прочность 2000 Н/мм2.Obtaining the technical result of the invention is achieved by the fact that, for the implementation of the method, heating a spot with a diameter of 20-40 mm on the pipe surface to a temperature of 1200-1400 ° C is carried out by a high-temperature flame of an electric arc burner with two graphite electrodes installed at an angle of 30 ° to each other for 5- 25 sec The gap between the electrodes is 4-8 mm. The surface of the pipe is located at a distance of 10 mm from the ends of the electrodes in the area of the flame of the coal arc. An electric current of 50-250 A from the welding transformer is supplied to the electrodes. The flame temperature of the electric arc is 3000-4000 ° C. By electrodynamic forces, atomic and ionized carbon is introduced into the pipe metal to a depth of 2 mm. The flame of the arc moves along the surface of the pipe along a helical line turn to turn at a speed of 2-20 mm / s. In order to intensify the process of formation of iron carbide, a metal surface heated by an electric carbon arc, at a distance of 75-100 mm from the arc flame, is cooled with water at a temperature of 20 ° C. A dense layer of iron carbide formed on the pipe surface is resistant to corrosion, the action of acids and alkalis, and stress corrosion, since it prevents the penetration of atomic hydrogen into steel and has a strength of 2000 N / mm 2 .

Claims (1)

Способ цементации стальных труб для трубопроводов, включающий нагрев до температуры 1200-1400°С в углеродсодержащей среде в пламени дуги между двумя графитовыми электродами электродуговой горелки, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что нагрев поверхности трубы проводят в течение 5-25 с, при этом к электродам подводят электрический ток 50-250 А, а пламя дуги перемещают по поверхности трубы по винтовой линии виток к витку со скоростью 2-20 мм/с с шагом 0,75-0,8 диаметра пятна нагрева, составляющего 20-25 мм, при этом поверхность трубы располагают на расстоянии 10 мм от концов электродов в зоне действия пламени угольной дуги, а нагретую электрической угольной дугой поверхность трубы на расстоянии 75-100 мм от пламени дуги охлаждают водой, при этом в процессе цементации поддерживают давление в трубе 0,5-0,75 от рабочего давления. A method of cementing steel pipes for pipelines, comprising heating to a temperature of 1200-1400 ° C in a carbon-containing medium in an arc flame between two graphite electrodes of an electric arc burner, holding and cooling, characterized in that the pipe surface is heated for 5-25 s, while an electric current of 50-250 A is applied to the electrodes, and the arc flame is moved along the surface of the pipe along a helix line turn to coil at a speed of 2-20 mm / s in increments of 0.75-0.8 of the diameter of the heating spot, comprising 20-25 mm, while the surface of the pipe is placed on p a distance of 10 mm from the ends of the electrodes in the area of the coal arc flame, and the pipe surface heated by an electric carbon arc at a distance of 75-100 mm from the arc flame is cooled with water, while the pressure in the pipe is maintained at 0.5-0.75 from the working pressure.
RU2009116050/02A 2009-04-27 2009-04-27 Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening RU2488649C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009116050/02A RU2488649C2 (en) 2009-04-27 2009-04-27 Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009116050/02A RU2488649C2 (en) 2009-04-27 2009-04-27 Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009116050A RU2009116050A (en) 2010-11-10
RU2488649C2 true RU2488649C2 (en) 2013-07-27

Family

ID=44025599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009116050/02A RU2488649C2 (en) 2009-04-27 2009-04-27 Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488649C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU850735A1 (en) * 1978-01-24 1981-08-10 Московский Гидромелиоративныйинститут Method of strengthening metal-carbon steel
SU1366333A1 (en) * 1986-05-26 1988-01-15 Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова Material for electric discharge alloying
CA2159140A1 (en) * 1994-09-28 1996-03-29 Matthew John Zaluzec High speed electrical discharge surface preparation of internal surfaces for thermal coatings
RU2337796C2 (en) * 2006-10-05 2008-11-10 Васыль Сигизмундовыч Марцынковський Method for carbonisation of steel parts by electroerosion alloying
RU78453U1 (en) * 2008-03-11 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" MULTI-ELECTRODE TOOL FOR ELECTROEROSION ALLOYING

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU850735A1 (en) * 1978-01-24 1981-08-10 Московский Гидромелиоративныйинститут Method of strengthening metal-carbon steel
SU1366333A1 (en) * 1986-05-26 1988-01-15 Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова Material for electric discharge alloying
CA2159140A1 (en) * 1994-09-28 1996-03-29 Matthew John Zaluzec High speed electrical discharge surface preparation of internal surfaces for thermal coatings
RU2337796C2 (en) * 2006-10-05 2008-11-10 Васыль Сигизмундовыч Марцынковський Method for carbonisation of steel parts by electroerosion alloying
RU78453U1 (en) * 2008-03-11 2008-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" MULTI-ELECTRODE TOOL FOR ELECTROEROSION ALLOYING

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009116050A (en) 2010-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulka et al. Microstructure and properties of laser-borided 41Cr4 steel
JP6391154B2 (en) Iron-base alloy and alloy welding method
US20150202710A1 (en) Method of welding structural steel and welded steel structure
Metlitskii Flux-cored wires for arc welding and surfacing of cast iron
Rathod Comprehensive analysis of gas tungsten arc welding technique for Ni-base weld overlay
RU2488649C2 (en) Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by case-hardening
CN102206733A (en) Method for strengthening surface layer of nodular cast iron through high-energy electron beam scanning
Dai et al. Investigation on morphology and micro-hardness characteristic of composite coatings reinforced by PTA copper alloying on nodular cast iron
CN105983766A (en) Low-carbon steel and alloy steel welding method
CN104046954A (en) Method for improving liquid metal corrosion resistance of martensitic heat-resistant steel
CN108581140A (en) Gunmetal welding procedure
RU2414336C1 (en) Method of producing wear resistant heatproof coats
CN113373293B (en) Repair welding heat treatment method for inner wall corrosion area of hydrogenation reactor of large-scale chemical equipment
CN112594254B (en) Positioning sleeve of mud beating mechanism and preparation method
CN103866097A (en) Embedded-type electrode salt-bath furnace
Xu et al. The comparative study of thermal fatigue behavior of laser deep penetration spot cladding coating and brush plating Ni–W–Co coating
RU2627714C2 (en) Method of surfacing iron aluminides
RU2361709C1 (en) Method for welding of pyrolysis furnace pipes in process of repair works performance
JP6697802B2 (en) Method for manufacturing self-fluxing alloy outer surface cladding tube having curved portion
Mourlas et al. Application of Concentrated Solar Power for elaborating wear resistant hardfacing surface layers
Chabak et al. Effect of cathode material on microstructure status of the coating fabricated using an electro-thermal axial plasma accelerator
Skakov et al. Phase composition and microhardness of surface layers 34CrNi1Mo steel after electrolytic-plasma processing
JP2005314721A (en) Water-cooling type steel-made tubular structure having excellent high-temperature corrosion resistance, high-temperature wear resistance, moisture condensation corrosion resistance, and film peeling resistance, and method for manufacturing the same
RU2590738C1 (en) Method of increasing resistance of steel pipelines against corrosion by aluminizing
JP5910260B2 (en) Hot metal pan with excellent durability

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140428