Производство биметаллических труб и прутков.

Отечественная и зарубежная промышленность выпускает биметаллические и многослойные трубы диаметром 0,8—1400,0 мм со стенкой толщиной 0,15— 70,0 мм, при этом толщина плакирующего слоя составляет 5—50% суммарной толщины стенки.

Трубы различают:

  • — по способу изготовления: сварные и бесшовные, горячедефор- мированные или холоднодеформированные;
  • — по размерам: особо тонкостенные, тонкостенные, трубы большого диаметра; капиллярные и др.;
  • — по применению: антифрикционные, проводниковые и коррозионностойкие. Последние в свою очередь делят на трубы для трубопроводов, аппаратные, котельные и паропроводные, трубы конструкционные;
  • — по форме: цилиндрические, профильные (квадратные, треугольные, прямоугольные, овальные, каплевидные и др.), специальной формы, со спиральными или продольными ребрами, одно- и многоканальные и др.

Целесообразность применения того или иного метода получения труб определяется свойствами соединяемых металлов, сортаментом, требованиями к качеству продукции, технико-экономическими показателями.

В качестве исходных заготовок для совместного пластического деформирования применяют биметаллические слитки, заготовки, трубы и прутки, составляющие которых достаточно прочно соединены между собой известными способами литья, наплавки, сварки или обработки давлением. Можно использовать также составные заготовки, между слоями которых металлические связи отсутствуют.

Для изготовления исходных слоистых заготовок также используют горячекатаные или холоднокатаные трубы, контактные поверхности которых обработаны механическим или химическим способом (рис. 3.12).

Горячекатаные трубы обычно калибруют по контактному диаметру (внутреннему или наружному) раздачей, волочением или прессованием, подвергают холодной прокатке. Иногда применяют расточку или обточку контактной поверхности трубы.

Подготовленные таким образом трубы сочленяют в пары или многослойные композиции и производят герметизацию межслойного пространства путем отбортовки, обжима или раздачи. Если составная заготовка перед деформацией подвергается нагреву, то производят герметизацию зазора обваркой торцов заготовок плотным швом.

Контактные поверхности труб длиной более 1000 мм приводят в соприкосновение друг с другом путем совместного волочения без оправки или на длинной оправке, раздачей или проталкиванием заготовок через матрицу.

Сплошные двух- и многослойные исходные заготовки получают осадкой или запрессовкой стержней внутрь одной или нескольких собранных труб. Для производства биметаллических труб и прутков применяют также сплошные или полые слоистые заготовки, полученные сваркой взрывом или другими импульсными методами.

Схема технологического процесса производства биметаллических труб совместной пластической деформацией

Рис. 3.12. Схема технологического процесса производства биметаллических труб совместной пластической деформацией:

1 — изготовление труб основного и плакирующего слоев: а — на автоматических, непрерывных и пилигримовых установках; б — на прессах; в — на станах холодной прокатки; II — подготовка контактных поверхностей: а — механической обработкой; б — химической обработкой; 111 — сборка составных заготовок; IV — герметизация контактных торцов: а — заваркой; б — раздачей; в — волочением; V — термодиффузионная обработка; VI — горячая деформация: а — на непрерывных станах; б — на прессах; «г-на пилигримовых станах; г — на станах поперечно-винтовой прокатки; VII — отделка и сдача горячекатаных или прессованных труб; VIII — холодный предел

Размеры исходных заготовок рассчитывают с учетом размеров готовых биметаллических и многослойных труб и требований к ним, способа их производства, возможностей применяемого оборудования. Кроме того, необходимо учитывать минимально допустимую степень деформации, обеспечивающую надежную сварку соединяемых слоев. Например, для обеспечения прочного соединения слоев коэффициент вытяжки при прессовании должен быть не менее 5,5; степень деформации по стенке при прокатке на непрерывном стане — не менее 40%.

Нагрев заготовок перед горячей деформацией осуществляют в газовых или индукционных печах в безокислительной или защитной атмосфере. Индукционный нагрев проводят с помощью наружного или внутреннего индуктора переменным током промышленной, повышенной или высокой частоты. Его достоинствами являются кратковременность процесса, возможность осуществления нагрева с заданным распределением температур по сечению заготовки, что особенно важно при нагреве биметаллических заготовок из разнородных металлов. Например, при нагреве заготовки с тугоплавким наружным слоем повышенная температура поверхностного слоя обеспечит более равномерную по толщине стенки трубы деформацию. Температуру нагрева биметаллических заготовок обычно определяет температура нагрева более легкоплавкого металла. Так, биметаллические заготовки углеродистая стать + коррозионностойкая стать нагревают до 1140—1220 °С, сталь + никель — до 1190—1200 °С, стать + медь — до 880—920 °С.

Нагрев слоистых заготовок индуктором изнутри обеспечивает оптимальные условия для последующей пластической деформации при наружном слое из более легкоплавкого металла, при обратном расположении слоев рекомендуется использовать наружный индуктор. Исследование температурных условий нагрева внутренним индуктором составной заготовки стать 08Х18Н10Т + стальЮ (внутренний слой) размером 195x55x520 мм показало, что оба металла нагреваются до оптимальных температур (коррозионностойкая сталь — 1150—1180 °С, углеродистая стать — 1200—1250 °С) за 11 — 12 мин.

После нагрева в окислительной атмосфере необходимо удалить окалину с поверхности стальных заготовок, например, в установках гидросбива водой высокого (10—18 МПа) или низкого (1,4 МПа) давления. Удаление окалины особенно необходимо при производстве биметатлических труб прессованием, так как оно обеспечивает улучшение качества наружной поверхности труб и повышение стойкости матриц. Для уменьшения окисления внутренней поверхности заготовок из цветных метатлов эффективно вводить перед нагревом (во внутреннюю полость) стержни или трубы из углеродистой стали с диаметральным зазором 1,0— 1,5 мм (при длине заготовки до 700 мм) и 2—3 мм (при большей длине). После нагрева трубы или стержни извлекают, возможно их многократное использование.

При горячей деформации биметаллических заготовок важно обеспечить наиболее равномерную деформацию слоев. Этому способствуют следующие приемы: изготовление заготовок с натягом слоев; применение заготовок с внутренним слоем из металла, имеющего больший коэффициент линейного расширения; осуществление нагрева с требуемым распределением температур по сечению заготовки.

Биметаллические трубы и прутки получают прокаткой исходных слоистых заготовок на трубных станах различных типов. Расширить сортамент горячекатаных труб можно использованием сплошной биметаллической заготовки, полученной литьем, наплавкой или вакуумно-дуговым переплавом и ее последующей прошивкой на прессах или прошивных станах. Это позволит организовать массовое производство биметаллических труб на действующих трубопрокатных агрегатах с автоматическими, непрерывными, пилигримовыми и другими трубными станами без существенного изменения действующей технологии производства бесшовных труб.

Прокаткой на непрерывных станах в валках с круглой или комбинированной калибровкой получают, в основном, передельные биметаллические трубы диаметром до 114 мм из составных или биметаллических заготовок из углеродистых или легированных сталей, плакированных коррозионностойкой сталью, медью, никелем и другими металлами и сплавами. Преимущество этого способа — высокая производительность трубного стана. К недостаткам можно отнести низкое качество внутренней поверхности биметаллической трубы, значительную продольную и поперечную разнотолщинности плакирующего слоя, ограниченность сортамента по диаметру и толщине стенки труб, а также по используемым сочетаниям соединяемых металлов.

На пилигримовых станах горячей, теплой и холодной прокаткой получают как товарные, так и передельные биметаллические трубы композиций углеродистая сталь + коррозионностойкая сталь, углеродистая сталь + медь и другие сочетания металлов диаметром 20—550 мм.

Холодную деформацию биметаллических труб производят на станах холодной прокатки и волочением. Выбор способов производства определяется размерами готовых труб, сочетанием металлов и их взаимным расположением, требованиями к качеству и точности размеров. Перед холодной деформацией в зависимости от требований к готовой продукции и от свойств составляющих биметаллические передельные трубы подвергают омеднению, фосфатированию, иногда деформируют без применения каких-либо покрытий.

Холоднодеформированные трубы обычно подвергают термической обработке в проходных газовых или электрических печах, муфельных печах с защитной атмосферой, вакуумных печах, а также в электронагревательных установках с нагревом в вакууме или на воздухе.

После совместной деформации биметаллические трубы в зависимости от кривизны правят на роликовых машинах, косовалковых правильных станах, прессах.

Готовые биметаллические трубы подвергают контролю: осмотру внутренней и наружной поверхностей с определением глубины залегания дефектов; измерению геометрических размеров, в том числе толщины плакирующего слоя; определению механических свойств, прочности соединения слоев и сплошности сварки; испытаниям на сплющивание, раздачу, изгиб. Трубы, удовлетворяющие требованиям стандартов или технических условий, маркируют, консервируют, упаковывают и отправляют на склад готовой продукции для последующей отгрузки потребителям.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >