Поверхностные и внутренние дефекты литой заготовки для труб

Язык труда и переводы:
УДК:
620.18
Дата публикации:
19 мая 2022, 21:43
Категория:
Литейное и сварочное производство
Авторы
Барабошкин Кирилл Алексеевич
АО "Северсталь Менеджмент"
Аннотация:
Представлен анализ внутренних и поверхностных дефектов литой заготовки для труб согласно ГОСТ 21014–88 и фактический атлас дефектов, полученный в ходе обработки статистических данных. Сделаны выводы о встречающихся дефектах и разработаны меры для предупреждения их возникновения. В ходе составления атласа внутренних и поверхностных дефектов сделаны выводы о встречающихся дефектах и разработаны меры для предупреждения их возникновения.
Ключевые слова:
трубы, прокат, металлургия, сталь, заготовка, сварные трубы, пластические свойства, легированная сталь
Основной текст труда

В ходе исследования возникающих внутренних и поверхностных дефектов, возникла необходимость статистической обработки данных и составления собственного атласа дефектов и его сравнение с дефектами, приведенными в ГОСТ 21014–88.

В соответствии с ГОСТ 21014–88:

1. Дефекты поверхности, обусловленные качеством слитка в литой заготовке:

  • раскатанное (раскованное) загрязнение (шлаковина, песочина, огнеупорное включение, краевое загрязнение);
  • волосовина (волос, волосовидная трещина);
  • расслоение (раздвоение, расслой, расщепление, следы усадочной рыхлости, торцевой вырыв, язык);
  • слиточная рванина, плена;
  • гармошка (крупный надрыв, усадка, усадка-вздутие, усадочная раковина, усадочная рыхлость) и др.

2. Дефекты поверхности, образовавшиеся в процессе деформации:

  • деформационная рванина;
  • рванина на кромках (рваная кромка, зазубрина, зарезь кромки, надрывы по кромке);
  • прокатная плена (корка, отслоение, чешуя);
  • трещина напряжения (продольная трещина, закалочная трещина, трещина деформации, трещина охлаждения, холодная трещина, термическая трещина);
  • скворечник (дыра, свищ) и др.

3. Дефекты поверхности, образовавшиеся в процессе отделочных операций:

  •  травильные трещины;
  •  недотрав/перетрав;
  • шлифовочные трещины и др.

Фактические (атлас дефектов):

  • Дефекты формы:
  •  вздутие (выпуклость, вогнутость, ромбичность, овальность, отклонение по сечению/длине, скручивание, кривизна).

2. Дефекты торцов заготовки (дефекты реза):

  •  волнистый рез, грат («борода»), заусенец, косой рез, надорез, рассредоточенный рез, сплющивание.

3. Поверхностные дефекты:

  • поверхностные трещины;
  • ужимины (вмятины) поперечные и продольные и др.

4. Внутренние дефекты:

  • внутренние трещины;
  • ликвационные полоски;
  • центральные и осевые трещины;
  • межкристаллитные трещины;
  • осевая ликвация (ОЛ);
  • центральная пористость (ЦП);
  • светлый контур (полоса) (СК);
  • газовые пузыри (подкорковые каналы);
  • инородные включения;
  • столбчатая структура;
  • усадочная раковина;
  • флокены и др.

5. Прорывы кристаллизующейся корочки на НЛЗ

В ходе составления атласа внутренних и поверхностных дефектов сделаны выводы о встречающихся дефектах и разработаны меры для предупреждения их возникновения.

Применение прямоугольной заготовки по прямому назначению — для трубы (получило ли развитие технологии Даниели) и для последующего переката в цилиндрическую заготовку (почему необходимо обжатие не менее 4,5 в то время, как применяется литая цилиндрическая заготовка?)

Исследованиями, проведенными в ФРГ, США, Японии и бывшем СССР, установлено, что использование круглой литой заготовки по сравнению с применением непрерывнолитых блюмов при производстве труб имеет определенные преимущества. Во-первых, поверхность круглой заготовки имеет более высокое качество, чем квадратной (нет продольных и угловых трещин). Это непосредственно приводит к более высокому качеству труб, изготовленных из круглой непрерывнолитой заготовки. Во-вторых, повышенная плотность равноосной структуры в осевой зоне круглых заготовок обеспечивает снижение количества микродефектов. Последние обычно образуются на внутренней поверхности трубы из-за наличия осевой пористости у квадратных заготовок.

Для изготовления бесшовных труб используют заготовки из углеродистой и легированной стали. Исходным материалом в зависимости от диаметра трубы и толщины ее стенки могут быть литая трубная гильза, слиток, блюм. Выбор зависит от требований, предъявляемых к изделиям.

Трубные гильзы получают методом непрерывного или центробежного литья. Последний из перечисленных методов предпочтителен при изготовления труб из качественных сталей и специальных сплавов малыми партиями. Однако, преобладающее количество заготовок для производства бесшовных изделий получают в виде отливок сплошного сечения.

Для улучшения пластических свойств заготовку подвергают гомогенизации, а затем горячей деформации со степенью обжатия около 60 %.

Круглую трубную заготовку применяют с диапазоном диаметров 100–750 мм. При этом материал, размером, превышающим примерно 250 мм, направляют в виде многогранных слитков прямо в литом состоянии на специальный трубный стан. Металлы, размером примерно до 250 мм поступают на трубный стан после предварительной прокатки. Предварительная отделка осуществляется на блюмингах и на станах.

Для труб из высоколегированных (и нержавеющих) сталей применяют также и катанную или кованую заготовку. Возможен и непосредственный передел блюмов и сортовых квадратных элементов с машин непрерывного литья на стане. При использовании предварительно прокатанной непрерывнолитой детали, качество внутренней поверхности изделий улучшается. С увеличением степени деформации до 75 % достигается улучшение показателей свойств.

Уровень минимального обжатия для достижения требуемых свойств для металла, отлитого непрерывным способом, имеет большее значение, чем для того, который был изготовлен в изложницах. При разливке в последние из перечисленных, уже просто по экономическим соображениям приходится отливать слитки больших размеров по сечению и при этом неизбежно достигаются высокие степени деформации, а при непрерывном литье данный параметр должен приниматься в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Кратность вытяжки 3–4, первоначально считавшаяся достаточной, теперь признается приемлемой только для труб второстепенного назначения и при незначительном их нагружении. Для изделий средней и повышенной ответственности необходима, по крайней мере, 6–10-кратная вытяжка.

Поскольку при производстве металлопроката исходный материал (заготовка) подвергается дополнительной горячей обработке давлением, требуемые свойства материала могут быть целенаправленно получены либо в процессе деформации, либо путем термической обработки готового продукта.

Литература
  1. Хлыбов А.А., Ворожева Е.Л. Влияние исходной литой структуры на качество горячекатаного проката доэвтектоидной стали. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2021, т. 19, № 1, с. 48–59. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-1-48-59
  2. Фарбер В.М., Пышминцев И.Ю., Бодров Ю.В., Горожанин П.Ю., Жукова С.Ю., Хотинов В.А. Стали для насосно-компрессорных и обсадных труб повышенных групп прочности. Металлург, 2008, № 1, С. 47–53.
  3. Горожанин П.Ю., Хотинов В.А., Черных Е.С., Жукова С.Ю., Фарбер В.М. Влияние состава сталей и технологии производства на механические свойства насосно-компрессорных и обсадных труб. Технология металлов, 2008, № 2, с. 5–9.
  4. Spinelli C.M., Demofonti G., Fonzo A., Lucci A., et al. Full Scale Investigation on Strain Capacity of High Grade Large Diameter Pipes. Europipe Technical Publications, 2011, pp. 14–26.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.