RU2787204C1 - Способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали - Google Patents
Способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787204C1 RU2787204C1 RU2022114561A RU2022114561A RU2787204C1 RU 2787204 C1 RU2787204 C1 RU 2787204C1 RU 2022114561 A RU2022114561 A RU 2022114561A RU 2022114561 A RU2022114561 A RU 2022114561A RU 2787204 C1 RU2787204 C1 RU 2787204C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- welding
- wall thickness
- welded
- heat input
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 52
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 15
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 4
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 4
- 102200056926 OST4 V23K Human genes 0.000 description 3
- 101700022255 V23K Proteins 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 102220375185 PSMD13 C21D Human genes 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009957 hemming Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к производству электросварных труб и может быть использовано при изготовлении труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали для трубопроводов, применяемых в сложных эксплуатационных условиях. Сварку осуществляют с регулируемым тепловложением в зависимости от толщины стенки трубы. Сначала выполняют непрерывный технологический шов сформованной трубной заготовки автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов, после чего выполняют внутренний и наружный сварные швы сваркой под слоем керамического флюса с отклонением величины погонной энергии ±35% от соответствующих номинальных значений. Способ обеспечивает повышение качества сварного соединения электросварных труб за счет получения ударной вязкости KCV-196 не менее 27 Дж/см2 при сохранении стойкости к межкристаллитной коррозии. 10 табл.
Description
Изобретение относится к производству электросварных труб и может быть использовано при изготовлении труб большого диаметра из аустенитных марок стали для трубопроводов, применяемых в сложных эксплуатационных условиях, в частности при низких температурах, на крупных энергетических и химических объектах.
Известен способ изготовления труб из аустенитных коррозионно-стойких сталей (а.с. SU №1573037, C21D 9/08, опубл. 23.06.1990), в котором для повышения стойкости к межкристаллитной коррозии осуществляют объемную термическую обработку труб.
Известный способ используется для труб малого диаметра (размером 25×2 мм), для сварных труб большого диаметра осуществление данного способа потребует значительных затрат и применения специального оборудования.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ изготовления сварных труб из аустенитной нержавеющей стали (заявка CN №103894705, В23К 9/02, В23К 9/235, В23К 101/10, опубл. 02.07.2014), принятый в качестве прототипа. В данном способе кольцевые стыки труб из аустенитной стали сваривают аргонодуговой сваркой без последующей термической обработки сварного соединения и за счет режимов сварки с малым тепловложением обеспечивают стойкость к межкристаллитной коррозии.
Известный способ аргонодуговой сварки не может быть применим для промышленного изготовления продольных сварных швов труб большого диаметра (от 508 мм до 1422 мм) и длиной до 12,5 метров.
Решаемой технической проблемой является разработка высокопроизводительного способа производства электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали с получением сварного соединения с механическими свойствами, требуемыми при применении труб в сложных эксплуатационных условиях с низкими температурами, и стойкостью к межкристаллитной коррозии без выполнения термической обработки.
Техническим результатом изобретения является повышение качества сварного соединения электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали за счет получения механических свойств, обеспечивающих ударную вязкость KCV-196 не менее 27 Дж/см2 при сохранении стойкости к межкристаллитной коррозии.
Технический результат достигается за счет того, что способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали с регулируемым тепловложением характеризуется тем, что выполняют непрерывный технологический шов сформованной трубной заготовки автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов, затем выполняют внутренний и наружный сварные швы сваркой под слоем керамического флюса, при этом регулируют тепловложение в зависимости от толщины стенки трубы с отклонением величины погонной энергии ±35% от следующих номинальных значений при выполнении внутреннего и наружного сварных швов соответственно: 10,0 кДж/см и 14,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 6 до 10 мм, 17,0 кДж/см и 20,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 10,1 до 15 мм, 18,2 кДж/см и 24,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 15,1 до 20 мм.
Подготовку свариваемых кромок и расчет режима однодуговой сварки под слоем флюса выполняют из условия обеспечения минимального тепловложения и оптимальных скоростей охлаждения зоны термического влияния (далее - ЗТВ) сварного соединения для уменьшения интенсивности роста аустенитного зерна и формирования благоприятной структуры в ЗТВ, что обеспечивает механические свойства и стойкость к межкристаллитной коррозии, требуемые при применении труб в сложных эксплуатационных условиях
Величина погонной энергии сварки определены для разных типоразмеров труб.
При выполнении внутреннего и наружного сварных швов-труб с толщиной стенки от 6 до 10 мм номинальное значение погонной энергии составляет 10,0 кДж/см±35% и 14,0 кДж/см±35% соответственно.
При выполнении внутреннего и наружного сварных швов труб с толщиной стенки - от 10,1 до 15 мм номинальное значение погонной энергии составляет 17,0 кДж/см±35% и 20,0 кДж/см±35% соответственно.
При выполнении внутреннего и наружного сварных швов труб с толщиной стенки от 15,1 до 20 мм номинальное значение погонной энергии составляет 18,2 кДж/см±35% и 24,0 кДж/см±35% соответственно.
При сварке внутренних и наружных швов труб номинальные значения погонной энергии за пределами указанных величин не обеспечивают требуемого уровня механических свойств сварных соединений и стойкости к межкристаллитной коррозии, т.к. при значениях погонной энергии менее нижнего диапазона не обеспечивается требуемое проплавление толщины стенки трубы, что приводит к образованию дефектов (непроваров). А при значениях погонной энергии более верхнего диапазона скорость охлаждения ЗТВ ниже диапазона минимальных скоростей охлаждения, что обуславливает интенсивный рост аустенитного зерна и формирование неблагоприятной структуры в ЗТВ, что приводит к отрицательным результатам при испытании на стойкость к межкристаллитной коррозии.
Механические свойства сварных соединений и стойкость к межкристаллитной коррозии, требуемые при применении труб в сложных эксплуатационных условиях, достигаются за счет легирования металла шва и применения режимов сварки с минимальными тепловложениями для обеспечения оптимальных скоростей охлаждения ЗТВ сварного соединения, что способствует уменьшению интенсивности роста аустенитного зерна и формированию благоприятной структуры в ЗТВ.
Предлагаемый способ изготовления электросварных труб не требует последующей объемной или локальной термической обработки.
Способ осуществляют следующим образом.
Трубу диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитной марки стали изготавливают из листового проката, продольные кромки которого предварительно выполнены с Х- или Y-образной фаской под сварку, сформованного, например, на прессе шаговой формовки в цилиндрическую трубную заготовку, у которой прикромочные участки сформованы при помощи пресса подгибки кромок. Также способ формовки трубной заготовки возможно выполнять в вальцах, при этом прикромочные участки могут быть сформованы прокаткой в вальцах подгибки кромок.
Для сборки трубной заготовки выполняют непрерывный технологический шов автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов. Затем путем автоматической однодуговой сварки под слоем керамического флюса накладывают внутренний и наружный сварные швы.
Подготовку свариваемых кромок и расчет режима однодуговой сварки под слоем флюса выполняют из условия обеспечения минимального тепловложения, а также оптимальных скоростей охлаждения ЗТВ сварного соединения, что приводит к снижению интенсивности роста аустенитного зерна и формированию благоприятной структуры в ЗТВ.
Достижение требуемых механических характеристик и стойкости к межкристаллитной коррозии сварного соединения электросварных труб обеспечивается применением режимов сварки с минимальными тепловложениями для обеспечения оптимальных скоростей охлаждения ЗТВ сварного соединения для уменьшения интенсивности роста аустенитного зерна и формирования благоприятной структуры в ЗТВ. При изготовлении электросварных труб не требуется выполнения дополнительной объемной или локальной термической обработки.
После сварки осуществляют неразрушающий контроль выполненных сварных соединений, операции экспандирования и гидростатического испытания, механической обработки торцов труб и контрольно-сдаточных операций.
Предлагаемый способ опробован при изготовлении различных типоразмеров образцов из разных марок стали: при изготовлении трубы и сварке пластин, имитирующей все сварочные операции, применяемые при производстве труб. Применяемые сварочные материалы приведены в таблице 1.
Пример 1. Способ опробован при изготовлении трубы диаметром 508 мм с толщиной стенки 12,7 мм из стали марки 03Х18Н9. Из листового проката марки 03Х18Н9 методом шаговой формовки получена трубная заготовка с Y-образной разделкой кромок. На сборочно-сварочном стане выполнен сплошной технологический шов автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа. Разделка кромок под сварку для данного типоразмера труб и параметры режимов сварки определены таким образом, чтобы обеспечить минимальное тепловложение и оптимальные скорости охлаждения ЗТВ сварного соединения при выполнении внутреннего и наружного швов.
Параметры режимов сварки под слоем флюса внутренних и наружных швов и скорости охлаждения ЗТВ сварных соединений представлены в таблице 2. Из таблицы следует, что заданной величине погонной энергии сварки соответствует определенное значение скорости охлаждения.
После сварки выполнены операции неразрушающего контроля сварного соединения, экспандирование и гидростатическое испытание трубы, а также контрольные и отделочные операции.
В результате рентгенотелевизионного контроля сварных соединений недопустимые дефекты сварного соединения не обнаружены.
Результаты механических испытаний образцов сварного соединения по ГОСТ 6996 и ГОСТ 22848, определения твердости сварного соединения по ГОСТ 2999 и испытаний на межкристаллитную коррозию по ГОСТ 6032 метод АМУ приведены в таблицах 3 и 4.
Пример 2. Предлагаемый способ опробован при сварке пластин с толщиной стенки 7,0 мм из стали марки 08Х18Н10Т. Сварка пластин на лабораторном сварочном комплексе позволяет имитировать все сварочные операции, применяемые при производстве труб.
Для пластин с данной толщиной стенки была выполнена Y-образная разделка кромок под сварку и определены параметры режимов сварки таким образом, чтобы обеспечить минимальное тепловложение и оптимальные скорости охлаждения ЗТВ сварного соединения при выполнении внутреннего и наружного швов.
Сплошные технологические швы были выполнены автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа, затем автоматической сваркой под слоем керамического флюса выполнены внутренние и наружные швы. После сварки осуществлены операции неразрушающего контроля сварного соединения. От пластин отобраны темплеты для изготовления образцов и проведения механических испытаний и испытаний на межкристаллитную коррозию.
Параметры режимов сварки под слоем флюса внутренних и наружных швов и скорости охлаждения ЗТВ сварных соединений представлены в таблице 5, из которой следует, что заданной величине погонной энергии сварки соответствует определенное значение скорости охлаждения.
В результате выполненного рентгенотелевизионного контроля сварных соединений пластин недопустимых дефектов не обнаружено.
Результаты механических испытаний образцов сварного соединения по ГОСТ 6996 и ГОСТ 22848, определения твердости сварных соединений по ГОСТ 2999 и испытаний на межкристаллитную коррозию по ГОСТ 6032 метод АМУ приведены в таблицах 6 и 7.
Пример 3. Предлагаемый способ опробован на лабораторном сварочном комплексе при сварке пластин с толщиной стенки 20,0 мм из стали марки 12Х18Н10Т. Сварка пластин позволяет имитировать все сварочные операции, применяемые при производстве труб.
Для пластин с данной толщиной стенки была выполнена X-образная разделка кромок под сварку и определены параметры режимов сварки таким образом, чтобы обеспечить минимальное тепловложение и оптимальные скорости охлаждения ЗТВ сварного соединения при выполнении внутреннего и наружного швов.
Сплошные технологические швы были выполнены автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитного газа, затем автоматической сваркой под слоем керамического флюса выполнены внутренние и наружные швы. После сварки осуществлены операции неразрушающего контроля сварных соединений. От пластин отобраны темплеты для изготовления образцов и проведения механических испытаний и испытаний на межкристаллитную коррозию.
Параметры режимов сварки под слоем флюса внутренних и наружных швов и скорости охлаждения ЗТВ сварных соединений представлены в таблице 8, из которой следует, что заданной величине погонной энергии сварки соответствует определенное значение скорости охлаждения.
В результате выполненного рентгенотелевизионного контроля сварных соединений пластин недопустимых дефектов не обнаружено. Результаты механических испытаний образцов сварного соединения по ГОСТ 6996 и ГОСТ 22848, определения твердости сварных соединений по ГОСТ 2999 и испытаний на межкристаллитную коррозию по ГОСТ 6032 метод АМУ приведены в таблицах 9 и 10.
Таким образом, разработан способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали, сварные соединения которых полностью соответствуют требованиям ГОСТ по механическим свойствам с обеспечением ударной вязкости KCV-196 не менее 27 Дж/см2 и обладают стойкостью к межкристаллитной коррозии для применения труб в сложных эксплуатационных условиях без проведения дополнительной объемной или локальной термической обработки. Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности.
Claims (1)
- Способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали с регулируемым тепловложением, характеризующийся тем, что выполняют непрерывный технологический шов сформованной трубной заготовки автоматической сваркой плавящимся электродом в среде защитных газов, затем выполняют внутренний и наружный сварные швы сваркой под слоем керамического флюса, при этом регулируют тепловложение в зависимости от толщины стенки трубы с отклонением величины погонной энергии ±35% от следующих номинальных значений при выполнении внутреннего и наружного сварных швов соответственно: 10,0 кДж/см и 14,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 6 до 10 мм, 17,0 кДж/см и 20,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 10,1 до 15 мм, 18,2 кДж/см и 24,0 кДж/см для труб с толщиной стенки от 15,1 до 20 мм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787204C1 true RU2787204C1 (ru) | 2022-12-29 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468901C2 (ru) * | 2010-07-22 | 2012-12-10 | Андрей Иванович Панфилов | Способ изготовления износостойкого биметаллического листа |
| CN103894705A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-02 | 深圳市泰克尼林科技发展有限公司 | 奥氏体不锈钢管道焊接工艺 |
| RU2563793C1 (ru) * | 2014-03-20 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Способ сварки трубопроводов из высокопрочных труб с контролируемым тепловложением |
| RU2632496C1 (ru) * | 2016-11-28 | 2017-10-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ электродуговой многоэлектродной сварки под слоем флюса продольных стыков толстостенных труб большого диаметра |
| RU2755747C1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-09-21 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" | Устройство для очистки водоемов от нефтепродуктов |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2468901C2 (ru) * | 2010-07-22 | 2012-12-10 | Андрей Иванович Панфилов | Способ изготовления износостойкого биметаллического листа |
| RU2563793C1 (ru) * | 2014-03-20 | 2015-09-20 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Способ сварки трубопроводов из высокопрочных труб с контролируемым тепловложением |
| CN103894705A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-02 | 深圳市泰克尼林科技发展有限公司 | 奥氏体不锈钢管道焊接工艺 |
| RU2632496C1 (ru) * | 2016-11-28 | 2017-10-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Способ электродуговой многоэлектродной сварки под слоем флюса продольных стыков толстостенных труб большого диаметра |
| RU2755747C1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-09-21 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" | Устройство для очистки водоемов от нефтепродуктов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Optimization of process parameters of metal inert gas welding with preheating on AISI 1018 mild steel using grey based Taguchi method | |
| CN100547103C (zh) | 一种高强度x80钢螺旋焊管制造方法 | |
| CN102330034B (zh) | 一种酸性腐蚀环境用x65ms钢级螺旋焊管及其制造方法 | |
| CN101797600B (zh) | 一种高强度x100钢级螺旋缝埋弧焊管制造方法 | |
| CN101886222B (zh) | 一种高强度x90钢级螺旋缝埋弧焊管制造方法 | |
| EA028243B1 (ru) | Высокопрочный стальной металл сварного шва для применения в ответственных конструкциях | |
| Tomków et al. | Cold cracking of S460N steel welded in water environment | |
| JP5176591B2 (ja) | 溶接熱影響部靭性に優れた溶接鋼管 | |
| NO965425L (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av sveisede stålrör ved anvendelse av duplex rustfritt stål | |
| Roy et al. | Effect of welding parameters on mechanical properties of cold metal transfer welded thin AISI 304 stainless-steel sheets | |
| CN107803574A (zh) | 一种x100级管线钢大口径螺旋埋弧焊管制造方法 | |
| CN102330032B (zh) | 一种抗酸性x70ms钢级螺旋焊管及其制造方法 | |
| CN106540987A (zh) | 一种x80级管线钢大口径厚壁螺旋埋弧焊管制造方法 | |
| Sabdin et al. | Effects of ColdArc welding parameters on the tensile strengths of high strength steel plate investigated using the Taguchi approach | |
| JP3543740B2 (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼溶接鋼管 | |
| RU2787204C1 (ru) | Способ изготовления электросварных труб диаметром от 508 до 1422 мм с толщиной стенки от 6 до 20 мм из аустенитных марок стали | |
| CN110904384B (zh) | 一种耐硫酸露点腐蚀用q345ns螺旋埋弧焊管及其制造工艺 | |
| WO2012024047A1 (en) | Process for producing large diameter, high strength, corrosion-resistant welded pipe and pipe made thereby | |
| JP2003311321A (ja) | 高強度ｕｏｅ鋼管の製造方法 | |
| Yang et al. | Mechanical properties of longitudinal submerged arc welded steel pipes used for gas pipeline of offshore oil | |
| JP2007044710A (ja) | 耐低温割れ性に優れたｕｏ鋼管の製造方法およびｕｏ鋼管 | |
| JP2007210023A (ja) | 溶接部脆化割れ特性に優れた高強度溶接鋼管 | |
| JP4482355B2 (ja) | 耐横割れ性に優れた高強度ｕｏ鋼管のシーム溶接方法 | |
| Mohammadijoo | Development of a welding process to improve welded microalloyed steel characteristics | |
| JP4860722B2 (ja) | 耐横割れ性に優れた高強度ｕｏ鋼管のシーム溶接方法 |