По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 620.169.1

Выбор стали оправки и режима термической обработки для изготовления бесшовных труб

Геворгян Г. А., магистрант, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Н. Новгород, 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, е-mail: borecgor77777@gmail.com
Воробьёв Р. А., канд. техн. наук, доцент, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Н. Новгород, 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, е-mail: linuxjuicy@gmail.com
Филиппов А. А., канд. техн. наук, доцент, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Н. Новгород, 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, е-mail: tugarino@mail.ru
Пачурин Г. В., д-р техн. наук, профессор, Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Н. Новгород, 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, е-mail: pachuringv@mail.ru

Бесшовные трубы в основном используются в нефтяной, газовой и оборонной промышленности, что предъявляет особые требования к их надежности и безопасности. Очень важно выбрать марку стали и режим термообработки оправки для прошивки и поперечной прокатки бесшовных труб, чтобы обеспечить требуемые эксплуатационные характеристики. Работа посвящена обоснованию выбора стали 4Х5МФ1С и разработке технологического цикла изготовления оправок повышенной прочности для прошивки и поперечно-винтовой прокатки бесшовных труб. Установлено оптимальное сочетание прочности и пластичности этой стали при термообработке, которое включает закалку при 1070 °С и отпуск в интервале температур 650–700 ° С.

Литература:

1. Воробьёв, Р. А., Дубинский, В. Н., Евстифеева, В.В. Оценка трещиностойкости среднеуглеродистой хромоникельмолибденовой стали на основе комплексного исследования изломов, микроструктуры и физико-механических свойств // Физика металлов и металловедение. — 2017. — Т. 118, № 10. — С. 1065–1071.

2. Pachurin, G. V., Vlasov, V.A. Mechanical properties of sheet structural steels at operating temperatures // Metal Science and Heat Treatment. — 2014. — Т. 56, №3–4. — S. 219–223.

3. Guslyakova, G. P., Zhbannikov, S. I., Pachurin, G.V. Fatigue failure resistance of deformed structural steels // Materials Science. — 1993. — Т.

28. — №2. — S. 182–185.

4. Пачурин, Г. В., Гущин, А.Н. Повышение эксплуатационной долговечности металлоизделий технологическими методами // Вестник машиностроения. — 2007. — №6. — С. 62–65.

5. Воробьёв, Р. А., Дубинский, В. Н., Сорокина, С.А. Влияние исходного состояния заготовки из стали 38ХН3МФА на микроструктуру и механические свойства бесшовных труб // Металлы. — 2017. — №6. — С. 81–87.

6. Филиппов, А. А., Пачурин, Г. В., Кузьмин, Н. А., Матвеев, Ю. И., Деев, В.Б. Оценка качества стального проката для холодной объемной штамповки // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. — 2018. — Т. 61, №7. — С. 551–556.

7. Pachurin, G. V., Shevchenko, S. M., Mukhina, M. V., Kutepova, L. I., Smirnova, J.V. The Factor of Structure and Mechanical Properties in the Production of Critical Fixing Hardware 38XA // Tribology in Industry. 2016. — Vol. 38, No. 3 — S. 385–391.

8. Filippov, A. A., Pachurin, G. V., Naumov, V. I., Kuzmin, N.A. Low-Cost Treatment of Rolled Products Used to Make Long High-Strength Bolts // Metallurgist. — 2016. — Vol. 59, Nos. 9–10. January. — S. 810–815.

9. Пачурин, Г.В. Усталостное разрушение при нормальной температуре предварительно деформированных сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1990. — № 10. — С. 35–38.

10. Пачурин, Г.В. Кинетика усталостного разрушения меди М1 и латуни Л63 // Цветная металлургия. Известия ВУЗов СССР. — 1989. — №1. — С. 96–101.

11. Pachurin, G.V. Ruggedness of structural material and working life of metal components // Steel in Translation. — 2008. — Т. 38, №3. — S. 217–220.

12. Хлыбов, А. А., Воробьёв, Р. А., Дубинский, В. Н. Влияние температуры отпуска на структуру и механические свойства стали 38ХМ в случае несквозной закалки // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2018. — № 7 (757). — С. 21–26.

13. Pachurin, G.V. Life of Plastically Deformed Corrosion-Resistant Steel // Russian Engineering Research. — 2012. — Vol. 32, №9–10. — S. 661–664.

14. Пачурин, Г.В. Долговечность листовых штампованных материалов на воздухе и в коррозионной среде // Материаловедение. — 2003. — №7. — С. 29–32.

15. Pachurin, G. V., Shevchenko, S. M., Filippov, A. A., Mukhina, M. V., Kuzmin, N.A. Defining rolled metal performance for cold bolt upsetting (bolt head). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2018. — 327, 032040 doi:10.1088 / 1757–899X/327/3/032040.

16. Пачурин, Г. В., Гончарова, Д. А., Филиппов, А. А., Шевченко, С. М., Мухина, М. В. и др. Development of fatigue test technology of sheet automobile materials // Eastern-european journal of enterprise technologies ISSN 1729–3774. — Vol 5, No 12 (95). — 2018. — S. 31–37: Materials science. UDC 620.169.1 DOI: 10.15587/1729–4061.2018.144524.

17. Мишин, С.Н. Исследование характера износа оправок стана МРМ и пути повышения срока их эксплуатации // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. — 2016. — № 1. — С. 125–130.

18. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. — Москва: Металлургия, 1968. — 568 с.

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.

Для Цитирования:
Геворгян, Воробьёв, Филиппов, Пачурин, Выбор стали оправки и режима термической обработки для изготовления бесшовных труб. Главный механик. 2020;2.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: