СПОСОБ ОБРАБОТКИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ ТРУБЫ
METHOD OF PUMP-COMPRESSOR PIPE TREATMENT

Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления насосно-компрессорных и бурильных труб из легированных углеродистых сталей и их термической обработке.
Известен способ изготовления горячекатаных высокопрочных труб, в том числе насосно-компрессорных, включающий горячую прокатку заготовки с получением насосно-компрессорной трубы диаметром 73 мм с толщиной стенки 5,5 мм, охлаждение трубы с температуры конца прокатки на холодильнике стана на воздухе с образованием структуры низкоуглеродистого мартенсита и последующий отпуск при 650°С для группы прочности Е (ГОСТ 633-80) (RU 2070885 C1, C21D 9/14, 20.12.1996).
2
1
Известен способ обработки насосно-компрессорной трубы, включающий электроконтактный нагрев трубы путем пропускания тока высокой плотности свыше 15/А/мм до температуры не превышающей Ac, выдержку в течение не более 20 мин и последующее охлаждение со скоростью 75-100°С/с (RU 2299251 C1, C21D 9/08, 20.05.2007).
Наиболее близким аналогом является известный способ обработки насосно-компрессорных труб, включающий высадку концов мерных труб, нагрев трубы в печи до 950-1050°С, закалку путем охлаждения в воде, отпуск, теплую правку и окончательное охлаждение (SU 992601А, C21D 9/08, 30.01.1983).
Техническим результатом изобретения является получение насосно-компрессорных труб с мелкозернистой однородной структурой по их длине и сечению и высоких прочностных свойств.
3
Для достижения технического результата в способе обработки насосно-компрессорных труб, включающем нагрев концов мерных труб, их горячую высадку, охлаждение и отпуск, нагрев под горячую высадку концов труб ведут до Ас+(50÷430)°С и с этой температуры охлаждают на воздухе, а нагрев трубы под отпуск осуществляют до 300÷700°C с выдержкой 10÷15 мин, при этом нагрев ведут со скоростью 90÷200°C/с путем пропускания электротока по всему объему трубы.
Высокая скорость нагрева препятствует развитию процессов рекристаллизации, обеспечивая тем самым сохранение мелкого зерна аустенита.
При быстром нагреве под отпуск превращение (выделение углерода из твердого раствора, диффузионное превращение аустенита в гетерогенную смесь, полное снятие внутренних напряжений) сдвигается в область высоких температур и в результате значительно ускоряется. Однако при этом исключается опасность роста зерна, т.е. открывается возможность за счет сокращения продолжительности времени отпуска предотвратить развитие собирательной рекристаллизации. Увеличение скорости нагрева, кроме того, снижает влияние предварительной степени деформации на величину зерна и способствует получению более мелкозернистой и однородной структуры.
Предлагаемый диапазон температур и скорость нагрева открывает возможность использования способа для широкого круга низко- и среднеуглеродистых сталей бейнитного и мартенситного классов.
Пример осуществления способа.
Обработке подвергают насосно-компрессорную трубу (ГОСТ 633-80) группы прочности "Д", "Е" диаметром 73 мм, толщиной стенки 5,5 мм, длиной 9,2 м из стали 37Г2Ф исходной структуры, имеющей размер зерна 9-10 баллов. Предварительно концы труб высаживают, при этом конец трубы длиной ≈150 мм нагревают в щелевой газовой печи до ковочной температуры 1200°С, затем нагретый конец трубы подвергают высадке на горизонтально-ковочной машине, где формируют высаженный конец с наружным диаметром 79 мм, внутренним диаметром в плоскости торца трубы 56,3 мм и длиной высаженной части 130 мм и охлаждают на воздухе до комнатной температуры (20°С).
Трубу с высаженными концами подвергают отпуску, для этого ее нагревают электроконтактным методом до 700°С со скоростью 90°С/с и выдерживают при этой температуре 1 мин. После чего трубу охлаждают до комнатной температуры.
Трубу подвергали контролю по геометрическим характеристикам и по дефектам поверхности, при этом кривизна труб за переходным участком высадки на расстоянии 125-150 мм составляет менее 1,0 мм на метр длины, а общая кривизна трубы (стрела прогиба), измеряемая на середине трубы - менее 1/2000 длины трубы.
Результаты проверки качества микроструктуры и механических свойств труб представлены в таблице 1, где показаны также свойства трубы из стали 37Г2С.
Таблица 1
Марка стали
Временное сопротивление σ<sub>в</sub>, МПа
Предел текучестиσ<sub>T</sub>, МПа
Относительное удлинение δ, %
Действительное зерно, №
Микроструктура
37Г2Ф
921
667
14,4
7-9
Сорбит отпуска
37Г2С
872
696
15,4
8-10
Сорбит отпуска
Требование ГОСТ 633-80, группа прочности Е
не менее 689
552÷758
не менее 13,0