Бесшовные трубы широко применяются в нефте‑ и газодобывающих отраслях, в оборонной промышленности, что обусловливает специфические требования к их работоспособности. Эксплуатационная надежность стальных изделий определяется, в частности, условиями работы [1–4], природой материала, режимом его технологической обработки [5–8], в значительной мере — структурой и свойствами применяемых материалов [9–12] и обеспечивается оптимизацией режимов технологических процессов [13–16].
В связи с этим задача подбора марки стали и разработки технологического цикла изготовления оправок повышенной стойкости к физическим и механическим воздействиям для прошивки и поперечно‑винтовой прокатки бесшовных труб, с целью обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик, является весьма актуальной.
В процессе изготовления труб центральная часть круглой заготовки, нагретая до заранее определенной температуры, прошивается в стане, в результате получается полая трубная заготовка, называемая полой гильзой. Основным инструментом для прошивки трубной заготовки является оправка (рис. 1), которая крепится в передней части стержня. Она обеспечивает получение полой заготовки, из которой на последующих станах раскатки, редуцирования, правки и калибровки получается бесшовная труба.
Поперечно‑винтовую прокатку применяют как для прошивки сплошной заготовки, так и для деформации полой гильзы‑трубы.
Преимуществами поперечно‑винтовой прокатки являются повышенные механические свойства стали, высокая производительность процесса (скорость прокатки 6–10 м/мин), возможность автоматизации при высокой точности размеров (рис. 2).
Температура операции прошивки составляет примерно 1200 °С. Оправки одного и того же диаметра могут многократно использоваться в прошивном стане. При этом эксплуатация оправки сопряжена с воздействием на материал высоких контактных давлений при высоких температурах, что обусловливает значительное снижение сроков эксплуатации инструмента. Характерной особенностью всех прошивных станов является проблема стойкости оправок, связанная с агрессивными условиями работы. Обеспечение бесперебойной работы трубного производства требует поддержания необходимого запаса оправок, чтобы даже частая их замена не вызывала их нехватку.