износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки. Труба износостойкая


    Износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки

     

    Изобретение относится к металлургии, а именно к производству труб из низкоуглеродистых стадий. Сущность изобретения: износостойкая труба содержит внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита, внешний коррозийно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающим в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 HRC составляет 0,01 0,1 толщины стенки трубы. Для получения такой трубы ее внутреннюю поверхность нагревают токами высокой частоты в углеродосодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращают вокруг ее продольной оси, причем трубу разогревают до достижения на внешней поверхности температуры не менее, чем на 100°С ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50 (-70)°С от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродосодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродсодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01 0,1 толщины стенки. Скорость вращения трубы выбирают в пределах где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 5 табл.

    Изобретение относится к производству труб, в частности труб из низкоуглеродистых сталей, и может быть использовано во всех отраслях техники, где требуется сочетание износостойкости трубы и ее способности выдерживать механические и термодинамические деформации.

    Трубы из низкоуглеродистых сталей используются практически во всех отраслях техники, так как они хорошо поддаются механической обработке и сравнительно дешевы. Существенный их недостаток низкие износостойкость и коррозиеустойчивость устраняются нанесением защитных покрытий лакокрасочных, пластмассовых, эмалированных, керамических, металлических. Нанесение защитных покрытий известными способами в значительной степени удорожает стоимость изготовления труб и зачастую не приводит к нужным результатам. Так, лакокрасочные покрытия не обладают нужной износостойкостью, эмалированные и керамические очень дорого стоят и не выдерживают механических деформаций, покрытия из пластмассы критичны к высоким температурам, а технологические процессы их производства и нанесения токсичны. Наиболее широкое применение нашли трубы с металлическими защитными покрытиями, и прежде всего оцинкованные. Общий недостаток труб с описанными защитными покрытиями низкая стойкость к механическим и термодинамическим деформациям, так как при гибке труб, при ударах во время транспортировки или кантования, при термодинамических деформациях защитные покрытия разрушаются. Известна труба с цинковым покрытием, на которое нанесено вязкое коррозийно-устойчивое покрытие (Бакалюк Я.Х. Проскурин Е.В. Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. М. Металлургия, 1985, с.36). Полихлорвинил нанесен на наружную поверхность оцинкованной трубы методом наплавки. Такая труба может подвергаться гибке без нарушения покрытия, кроме того в случае повреждения трубы (например, царапины) не происходит распространение коррозии под поверхностью покрытия. Стоимость изготовления этой трубы очень высока (в 5-10 раз дороже стоимости заготовки), отсутствие защиты внутренней поверхности от механических повреждений не позволяет считать такую трубу износостойкой. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является износостойкая труба из низкоуглеродистой стали с внутренним износостойким слоем с ледебуритной структурой. Недостаток такой трубы низкая коррозиестойкость, так как наружная поверхность трубы не имеет защитного покрытия. Кроме того, из-за разной толщины внутреннего слоя по периметру эта труба имеет низкую стойкость к термодинамическим деформациям. Цель изобретения повышение устойчивости трубы к термодинамическим деформациям и повышение коррозиестойкости. Цель достигается тем, что износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, дополнительно содержит внешний коррозиестойкий слой из феррита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 НRC составляют 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Предлагаемая износостойкая труба изготавливается путем химико-термической обработки из цельнотянутых или сварных труб из низкоуглеродистых сталей. Известен способ химико-термической обработки (авт.св. СССР N 298698, кл. С 23 С 9/00, С 21 D 7/14, 1971), по которому стальную заготовку нагревают в углеродосодержащей среде токами высокой частоты до оплавления поверхностного слоя в течение времени, необходимого для образования упрочненного слоя, имеющего ледебуритную структуру, а затем на стадии охлаждения обкатывают роликами для поверхностного упрочнения и улучшения геометрии. Этот способ не может быть использован полностью при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет получить внутренний износостойкий слой. Известен способ химико-термической обработки, по которому стальную заготовку с внутренней цилиндрической поверхностью вращают вокруг продольной оси цилиндрической поверхности со скоростью 3000-3500 об/мин, а внутреннюю поверхность разогревают токами высокой частоты в углеродосодержащей среде до температуры оплавления. Этот способ также не может быть использован при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет полу-чить внутренний износостойкий слой с нужной твердостью и содержанием углерода, и наружный коррозиеустойчивый слой. Цель изобретения обеспечение возможности изготовления износостойкой трубы с повышенной коррозиеустойчивостью и устойчивостью к механическим и термодинамическим деформациям. Кроме того, предлагаемый способ имеет более низкие энергозатраты. Цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки трубы, включающем нагрев ее внутренней поверхности токами высокой частоты в углеродосодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращение трубы вокруг ее продольной оси, трубу разогревают до достижения на внешней поверхности трубы температуры не менее чем на 100оС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50-(-70)оС от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродосодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродосодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Скорость вращения трубы выбирается равной n (0,5-12)х103х1/ , где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм. На фиг. 1 изображена конструкция износостойкой трубы; на фиг.2 структурная схема устройства для изготовления износостойкой трубы по предлагаемому способу. Износостойкая труба содержит внешний слой 1 из феррита, слой 2 из низкоуглеродистой стали, внутренний слой 3 из ледебурита, слой 4 с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины содержания углерода в слое 1 до содержания углерода в слое 2, слой 5 с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода от величины твердости и содержания углерода в слое 2 до величины твердости и содержания углерода в слое 3. Толщина слоя 1 и слоя 3 зависит от толщины стенок трубы и от условий эксплуатации и составляет 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Выполнение внешнего слоя из феррита повышает коррозиеустойчивость износостойкой трубы в 5-8 раз. Слой 5 играет демпфирующую роль при механических деформациях типа изгиб и при термодинамических деформациях. Износостойкая труба с внутренним слоем из ледебурита и наружным слоем из феррита имеет коэффициент растяжения до 1,3 без разрушения внутреннего слоя. Труба описанной конструкции изготавливается путем химико-термической обработки стальной цельнотянутой или сварной заготовки. На фиг.2 приняты следующие обозначения: 1 заготовка трубы; 2 индуктор; 3 генератор тока высокой частоты; 4 привод горизонтального перемещения индуктора, включающий двигатель; 5 и 6 редуктор; 7 вал; 8 суппорт; 9 привод вращения трубы, включающий двигатель; 10 и 11 редуктор; 12 вращающиеся полые захваты; 13 система подвода жидкой углеродоводородной среды, включающая муфты 14; 15 охладитель; 16 насос; 17 накопительный бак; 18 вентилятор отсоса газов; 19 вентиль. Заготовка трубы 1 вставляется в захваты 12 привода 9 вращения трубы, на заготовку надевается круговой индуктор 2, соединенный с генератором 3 тока высокой частоты. Генератор 3 установлен на суппорте 8 привода 4 горизонтального перемещения индуктора 2. Через заготовку 1, через полые захваты 12, муфту 14 из накопительного бака 17 подается углеродоводородосодержащая жидкость. Одновременно с включением индуктора 2 включается привод 4 вращения заготовки 1. Заготовка 1 вращается с заданной скоростью, нагревается индуктором 2, который перемещается вдоль заготовки 1 со скоростью, обеспечивающей нагрев заготовки 1 до заданной величины. Углеродоводородосодержащая жидкость вытекает из заготовки 1 в охладитель 15, откуда откачивается насосом 16 в накопительный бак 17. Температура жидкости внутри трубы поддерживается постоянной за счет регулирования скорости истекания охлажденной жидкости из накопительного бака 17 с помощью вентиля 19. Сущность протекающих процессов заключается в следующем. При нагреве токами высокой частоты с помощью наружного кольцевого индуктора нагреваются внешняя и внутренняя поверхности заготовки трубы. При соприкосновении с внутренней поверхностью углеродоводородосодержащей жидкости происходит термическое разложение ее компонентов с образованием активных атомов углерода и водорода. Так, при смеси углеродоводородов различного состава можно предполагать, что на внутренней поверхности заготовки образуется парогазовая рубашка, содержащая Ch5, Co, CO2, C, h3, h3O, а на поверхности металла происходят реакции CH Fe(C)+h3; CO Fe(C)+CO2; CO+H Fe(C)+h3O; CO2+H Fe(C)+h3O В результате этих реакций происходит лавинообразное насыщение поверхностного слоя внутренней стороны трубы углеродом с образованием ледебуритной структуры. Атомы водорода проходят через толщину стенки, адсорбируются на внешней поверхности трубы и удеpживаются там магнитным полем индуктора. В поверхностных слоях на внешней стенке трубы атомы углерода соединяются с водородом с образованием газообразных их соединений типа СН, СН2, СН3, которые выделяются из металла и удаляются отсосом. Происходит отжиг в водородной среде, в результате которого в поверхностных слоях внешней стенки трубы содержание углерода снижается ниже значений 0,06% а структура металла из перлитно-ферритной преобразуется в ферритную. Феррит отличается повышенной коррозиеустойчивостью. Монолитность внешнего ферритного слоя и внутреннего слоя с ледебуритной структурой зависит от стабильности парогазовой рубашки у внутренней поверхности трубы. При ее разрывах в результате кипения жидкости или из-за низкой температуры охлаждения снижаются прочностные характеристики внутреннего слоя и антикоррозийные внешнего. Качество поверхности трубы после химико-термической обработки зависит от скорости вращения заготовки. При малой скорости вращения возрастает волнистость внутренней поверхности трубы из-за неравномерного растекания расплавленного металла. При высокой скорости вращения ухудшаются характеристики внешней поверхности из-за разрушения водородной среды и из-за срыва с поверхности расплавленного металла. Экспериментально было установлено, что геометрические размеры не ухудшаются при скорости вращения, лежащей в пределах n (0,5-12)х 103 х 1/, об/мин, где D средний диаметр трубы, мм. По предлагаемому способу были изготовлены и испытаны несколько образцов износостойких труб с внутренним диаметром 27 мм при толщине стенки 2,5 мм и внутренним диаметром 76 мм при толщине стенки 4 мм. Материал заготовки Ст.3 для трубы диаметром 27 мм и Ст.8 для трубы диаметром 76 мм. Нагрев осуществлялся с помощью установки ИЗГ-200-8. Потребляемая мощность для обработки трубы диаметром 27 мм составила в среднем 25 кВт, для трубы диаметром 76 мм 55 кВт. Результаты испытаний приведены в табл.1-5. Из приведенных в табл.1-5 данных можно сделать следующие выводы: факторами, влияющими на качество ледебуритного слоя, являются температура обработки, скорость вращения образца, температура электролита. Для трубы диаметром 76 мм оптимальными будут температура нагрева поверхности 1150оС, скорость вращения 1100 об/мин, температура электролита 40оС. Для получения коррозиеустойчивого ферритного слоя на внешней поверхности трубы температура нагрева внутреннего слоя должна составлять +50-(-70)оС от температуры плавления ледебурита. Себестоимость изготовления износостойкой трубы с использованием предлагаемой химико-термической обработки ниже себестоимости изготовления трубы по способу-прототипу, так как скорость насыщения углерода внутреннего слоя по предлагаемому способу на порядок выше и не требуется подготовка трубы к обработке (зачистка от окалины, ржавчины). Обработанная по предлагаемому способу труба имеет повышенную коррозиестойкость, не боится ударных нагрузок, устойчива к механическим деформациям типа изгиб и термодинамическим деформациям.

    Формула изобретения

    1. Износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит внешний коррозионно-стойкий слой из феррита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 HRC составляют 0,01-0,1 толщины стенки трубы. 2. Способ химико-термической обработки износостойкой трубы, включающий нагрев ее внутренней поверхности токами высокой частоты в углеродсодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращение трубы вокруг ее продольной оси, отличающийся тем, что трубу разогревают до достижения на внешней поверхности трубы температуры не менее чем на 100oС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50. -70oС от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродсодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродсодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01-0,1 толщины стенки. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что скорость вращения трубы выбирают в пределах где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм.

    РИСУНКИ

    Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

    www.findpatent.ru

    Трубы для пульпопроводов | Компания «Труболит»

    Торговый Дом «Труболит» предлагает к поставке центробежнолитые биметаллические износостойкие трубы для проектирования и строительства пульпопроводов (гидротранспорта). Диаметры поставляемых биметаллических труб: 108 – 1060 мм.

    Традиционно в пульпопроводах используются сварные трубы из низкоуглеродистых сталей, стойкость которых против истирания чрезвычайно низкая. Однако, в последнее время в качестве труб для пульпопроводов начато использование биметаллических центробежнолитых труб: внутренний слой выполнен из высокоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,9-2,2% и высоким содержанием хрома (до 12-18%), а наружный слой выполнен из стали с содержанием углерода 0,2-0,3%.

    Данные трубы дороже традиционных углеродистых труб, однако, это многократно компенсируется за счет значительно более высокой износостойкости и уменьшения финансовых и временных затрат на ремонт пульпопровода. Наружный слой биметаллических труб, выполняется из низкоуглеродистой стали. Это позволяет без затруднений монтировать пульпопровод с помощью сварки по наружному слою.

    Также возможно монтировать пульпопровод с помощью приварных фланцевых соединений (на фланцах). Мы также предлагаем своим заказчикам плоские приварные фланцы либо воротниковые фланцы биметаллические.

    По требованию потребителей возможна поставка труб биметаллических, сваренных в заводских условиях в плети длиной до 14000мм, с приварными (биметаллическими) фланцами либо без фланцев, следующих диаметров: 108 – 1060мм.

    Также мы производим детали пульпопроводов биметаллические с тем же сочетанием слоев для обустройства пульпопроводов: отводы секторные, отводы крутоизогнутые.

    Нами накоплен богатый опыт изготовления и применения биметаллических труб для пульпопроводов. У нас имеются результаты многолетней эксплуатации пульпопроводов, смонтированных из биметаллических труб, а также отзывы заказчиков, свидетельствующие о повышении износостойкости в 10-20 раз в сравнении со сварными трубами.

    Трубы для пульпопроводовНаши трубы используются для гидротранспортировки руды, угля, песка, глины, щебня, БЕТОНА (БЕТОНОПРОВОД БЕТОНОВОД), цемента, шлама, и др.

    Основные сочетания металла, применяемые в биметаллических трубах для пульпопроводов: 30Л+Х12, 30Л+95Х18, 20Л+50, 20Л+95Х13, Х12МФ+Х1М1Ф, 30ГА+ЧХ15НМ2, 30ГА+ЧГ7Х4, 25Л+45Л, 30Л+ЧГ7Х4, 30Л+9ХС и др. Также возможны следующие сочетания биметаллических труб: 30Л+9Х1, 30Л+20Х13, 30Л+30Х16Г10, 09Г2С+30Х16Г10, 14Г2+30Х16Г10, 14Г2+40Х20, 35+60Х15Н2М2Л.

    В зависимости от характеристики транспортируемой среды мы готовы подобрать необходимые Вам сочетания слоев металла.

    В случае Вашей заинтересованности в поставках нашей продукции мы готовы провести детальные переговоры о возможных условиях совместной работы.

    Надеемся на плодотворное сотрудничество.Для связи с нами звоните по тел: +7 (499) 709-90-73 задать вопрос, или подать заявку вы всегда можете любым удобным для вас способом: Наши контакты

    trubolit.ru

    Износостойкая труба

     

    Износостойкая труба, содержащая наружный слой из малоуглеродистой стали и внутренний износостойкий слой, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости трубы при перекачке крупных твердых материалов, внутренний износостойкий слой выполнен из закаленного заэвтектического чугуна с содержанием углерода не менее 4,3% и твердостью не ниже 60 HRC, а между наружным и внутренним слоями расположен промежуточный металлический слой с монотонно убывающими по толщине слоя твердостью и содержанием углерода в направлении от внутреннего слоя к наружному слою в интервале от величины твердости и содержания углерода во внутреннем слое до величины твердости и содержания углерода в наружном слое.

    Похожие патенты:

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту

    Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции трубы с внутренним защитным покрытием

    Изобретение относится к областям производства изделий из металла, например, прокатом, экструзией или порошковой металлургией и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций, в том числе в пластических амортизаторах

    Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций

    Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например, прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций

    Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при сооружении трубопроводов для транспортировки технологических жидкостей

    Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к изготовлению стальных труб с внутренней пластмассовой оболочкой, предназначенных для сооружения трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве трубопроводов

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при добыче высокообводненной высокосернистой нефти и при закачке нефтепромысловых сточных вод в пласт, а также - в жилищно- коммунальном хозяйстве

    Износостойкая труба

    www.findpatent.ru

    Биметаллическая износостойкая труба

     

    Биметаллическая износостойкая труба, содержащая наружный слой из малоуглеродистой стали и внутренний слой из износостойкого чугуна, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости трубы при абразивном изнашивании, внутренний слой выполнен из износостойкого закаленного чугуна, содержащего, мас.%: Углерод - 4,3 - 6 Кремний - 0,2 - 0,8 Марганец - 0,4 - 0,7 Хром - 0,2 - 1,1 Никель - 0,2 - 0,6 Медь - 0,2 - 0,8 Фосфор - 0,1 - 0,26 Сера - 0,1 - 0,012 Железо - Остальное

    Похожие патенты:

    Изобретение относится к области эксплуатации магистральных трубопроводов и повышает эффективность гашения лавинного распространения трещин

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту

    Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции трубы с внутренним защитным покрытием

    Изобретение относится к областям производства изделий из металла, например, прокатом, экструзией или порошковой металлургией и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций, в том числе в пластических амортизаторах

    Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций

    Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например, прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций

    Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при сооружении трубопроводов для транспортировки технологических жидкостей

    Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к изготовлению стальных труб с внутренней пластмассовой оболочкой, предназначенных для сооружения трубопроводов, транспортирующих агрессивные среды нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве трубопроводов

    Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при добыче высокообводненной высокосернистой нефти и при закачке нефтепромысловых сточных вод в пласт, а также - в жилищно- коммунальном хозяйстве

    Биметаллическая износостойкая труба

    www.findpatent.ru

    износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки - патент РФ 2049124

    Изобретение относится к металлургии, а именно к производству труб из низкоуглеродистых стадий. Сущность изобретения: износостойкая труба содержит внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита, внешний коррозийно-стойкий слой из феррита и слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающим в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 HRC составляет 0,01 0,1 толщины стенки трубы. Для получения такой трубы ее внутреннюю поверхность нагревают токами высокой частоты в углеродосодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращают вокруг ее продольной оси, причем трубу разогревают до достижения на внешней поверхности температуры не менее, чем на 100°С ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50 (-70)°С от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродосодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродсодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01 0,1 толщины стенки. Скорость вращения трубы выбирают в пределах износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 5 табл. Изобретение относится к производству труб, в частности труб из низкоуглеродистых сталей, и может быть использовано во всех отраслях техники, где требуется сочетание износостойкости трубы и ее способности выдерживать механические и термодинамические деформации. Трубы из низкоуглеродистых сталей используются практически во всех отраслях техники, так как они хорошо поддаются механической обработке и сравнительно дешевы. Существенный их недостаток низкие износостойкость и коррозиеустойчивость устраняются нанесением защитных покрытий лакокрасочных, пластмассовых, эмалированных, керамических, металлических. Нанесение защитных покрытий известными способами в значительной степени удорожает стоимость изготовления труб и зачастую не приводит к нужным результатам. Так, лакокрасочные покрытия не обладают нужной износостойкостью, эмалированные и керамические очень дорого стоят и не выдерживают механических деформаций, покрытия из пластмассы критичны к высоким температурам, а технологические процессы их производства и нанесения токсичны. Наиболее широкое применение нашли трубы с металлическими защитными покрытиями, и прежде всего оцинкованные. Общий недостаток труб с описанными защитными покрытиями низкая стойкость к механическим и термодинамическим деформациям, так как при гибке труб, при ударах во время транспортировки или кантования, при термодинамических деформациях защитные покрытия разрушаются. Известна труба с цинковым покрытием, на которое нанесено вязкое коррозийно-устойчивое покрытие (Бакалюк Я.Х. Проскурин Е.В. Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. М. Металлургия, 1985, с.36). Полихлорвинил нанесен на наружную поверхность оцинкованной трубы методом наплавки. Такая труба может подвергаться гибке без нарушения покрытия, кроме того в случае повреждения трубы (например, царапины) не происходит распространение коррозии под поверхностью покрытия. Стоимость изготовления этой трубы очень высока (в 5-10 раз дороже стоимости заготовки), отсутствие защиты внутренней поверхности от механических повреждений не позволяет считать такую трубу износостойкой. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является износостойкая труба из низкоуглеродистой стали с внутренним износостойким слоем с ледебуритной структурой. Недостаток такой трубы низкая коррозиестойкость, так как наружная поверхность трубы не имеет защитного покрытия. Кроме того, из-за разной толщины внутреннего слоя по периметру эта труба имеет низкую стойкость к термодинамическим деформациям. Цель изобретения повышение устойчивости трубы к термодинамическим деформациям и повышение коррозиестойкости. Цель достигается тем, что износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, дополнительно содержит внешний коррозиестойкий слой из феррита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 НRC составляют 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Предлагаемая износостойкая труба изготавливается путем химико-термической обработки из цельнотянутых или сварных труб из низкоуглеродистых сталей. Известен способ химико-термической обработки (авт.св. СССР N 298698, кл. С 23 С 9/00, С 21 D 7/14, 1971), по которому стальную заготовку нагревают в углеродосодержащей среде токами высокой частоты до оплавления поверхностного слоя в течение времени, необходимого для образования упрочненного слоя, имеющего ледебуритную структуру, а затем на стадии охлаждения обкатывают роликами для поверхностного упрочнения и улучшения геометрии. Этот способ не может быть использован полностью при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет получить внутренний износостойкий слой. Известен способ химико-термической обработки, по которому стальную заготовку с внутренней цилиндрической поверхностью вращают вокруг продольной оси цилиндрической поверхности со скоростью 3000-3500 об/мин, а внутреннюю поверхность разогревают токами высокой частоты в углеродосодержащей среде до температуры оплавления. Этот способ также не может быть использован при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет полу-чить внутренний износостойкий слой с нужной твердостью и содержанием углерода, и наружный коррозиеустойчивый слой. Цель изобретения обеспечение возможности изготовления износостойкой трубы с повышенной коррозиеустойчивостью и устойчивостью к механическим и термодинамическим деформациям. Кроме того, предлагаемый способ имеет более низкие энергозатраты. Цель достигается тем, что в способе химико-термической обработки трубы, включающем нагрев ее внутренней поверхности токами высокой частоты в углеродосодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращение трубы вокруг ее продольной оси, трубу разогревают до достижения на внешней поверхности трубы температуры не менее чем на 100оС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50-(-70)оС от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродосодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродосодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Скорость вращения трубы выбирается равной n (0,5-12)х103х1/износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124, где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм. На фиг. 1 изображена конструкция износостойкой трубы; на фиг.2 структурная схема устройства для изготовления износостойкой трубы по предлагаемому способу. Износостойкая труба содержит внешний слой 1 из феррита, слой 2 из низкоуглеродистой стали, внутренний слой 3 из ледебурита, слой 4 с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины содержания углерода в слое 1 до содержания углерода в слое 2, слой 5 с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода от величины твердости и содержания углерода в слое 2 до величины твердости и содержания углерода в слое 3. Толщина слоя 1 и слоя 3 зависит от толщины стенок трубы и от условий эксплуатации и составляет 0,01-0,1 толщины стенки трубы. Выполнение внешнего слоя из феррита повышает коррозиеустойчивость износостойкой трубы в 5-8 раз. Слой 5 играет демпфирующую роль при механических деформациях типа изгиб и при термодинамических деформациях. Износостойкая труба с внутренним слоем из ледебурита и наружным слоем из феррита имеет коэффициент растяжения до 1,3 без разрушения внутреннего слоя. Труба описанной конструкции изготавливается путем химико-термической обработки стальной цельнотянутой или сварной заготовки. На фиг.2 приняты следующие обозначения: 1 заготовка трубы; 2 индуктор; 3 генератор тока высокой частоты; 4 привод горизонтального перемещения индуктора, включающий двигатель; 5 и 6 редуктор; 7 вал; 8 суппорт; 9 привод вращения трубы, включающий двигатель; 10 и 11 редуктор; 12 вращающиеся полые захваты; 13 система подвода жидкой углеродоводородной среды, включающая муфты 14; 15 охладитель; 16 насос; 17 накопительный бак; 18 вентилятор отсоса газов; 19 вентиль. Заготовка трубы 1 вставляется в захваты 12 привода 9 вращения трубы, на заготовку надевается круговой индуктор 2, соединенный с генератором 3 тока высокой частоты. Генератор 3 установлен на суппорте 8 привода 4 горизонтального перемещения индуктора 2. Через заготовку 1, через полые захваты 12, муфту 14 из накопительного бака 17 подается углеродоводородосодержащая жидкость. Одновременно с включением индуктора 2 включается привод 4 вращения заготовки 1. Заготовка 1 вращается с заданной скоростью, нагревается индуктором 2, который перемещается вдоль заготовки 1 со скоростью, обеспечивающей нагрев заготовки 1 до заданной величины. Углеродоводородосодержащая жидкость вытекает из заготовки 1 в охладитель 15, откуда откачивается насосом 16 в накопительный бак 17. Температура жидкости внутри трубы поддерживается постоянной за счет регулирования скорости истекания охлажденной жидкости из накопительного бака 17 с помощью вентиля 19. Сущность протекающих процессов заключается в следующем. При нагреве токами высокой частоты с помощью наружного кольцевого индуктора нагреваются внешняя и внутренняя поверхности заготовки трубы. При соприкосновении с внутренней поверхностью углеродоводородосодержащей жидкости происходит термическое разложение ее компонентов с образованием активных атомов углерода и водорода. Так, при смеси углеродоводородов различного состава можно предполагать, что на внутренней поверхности заготовки образуется парогазовая рубашка, содержащая Ch5, Co, CO2, C, h3, h3O, а на поверхности металла происходят реакции CHизносостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 Fe(C)+h3; COизносостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 Fe(C)+CO2; CO+Hизносостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 Fe(C)+h3O; CO2+Hизносостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 Fe(C)+h3O В результате этих реакций происходит лавинообразное насыщение поверхностного слоя внутренней стороны трубы углеродом с образованием ледебуритной структуры. Атомы водорода проходят через толщину стенки, адсорбируются на внешней поверхности трубы и удеpживаются там магнитным полем индуктора. В поверхностных слоях на внешней стенке трубы атомы углерода соединяются с водородом с образованием газообразных их соединений типа СН, СН2, СН3, которые выделяются из металла и удаляются отсосом. Происходит отжиг в водородной среде, в результате которого в поверхностных слоях внешней стенки трубы содержание углерода снижается ниже значений 0,06% а структура металла из перлитно-ферритной преобразуется в ферритную. Феррит отличается повышенной коррозиеустойчивостью. Монолитность внешнего ферритного слоя и внутреннего слоя с ледебуритной структурой зависит от стабильности парогазовой рубашки у внутренней поверхности трубы. При ее разрывах в результате кипения жидкости или из-за низкой температуры охлаждения снижаются прочностные характеристики внутреннего слоя и антикоррозийные внешнего. Качество поверхности трубы после химико-термической обработки зависит от скорости вращения заготовки. При малой скорости вращения возрастает волнистость внутренней поверхности трубы из-за неравномерного растекания расплавленного металла. При высокой скорости вращения ухудшаются характеристики внешней поверхности из-за разрушения водородной среды и из-за срыва с поверхности расплавленного металла. Экспериментально было установлено, что геометрические размеры не ухудшаются при скорости вращения, лежащей в пределах n (0,5-12)х 103 х 1/износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124, об/мин, где D средний диаметр трубы, мм. По предлагаемому способу были изготовлены и испытаны несколько образцов износостойких труб с внутренним диаметром 27 мм при толщине стенки 2,5 мм и внутренним диаметром 76 мм при толщине стенки 4 мм. Материал заготовки Ст.3 для трубы диаметром 27 мм и Ст.8 для трубы диаметром 76 мм. Нагрев осуществлялся с помощью установки ИЗГ-200-8. Потребляемая мощность для обработки трубы диаметром 27 мм составила в среднем 25 кВт, для трубы диаметром 76 мм 55 кВт. Результаты испытаний приведены в табл.1-5. Из приведенных в табл.1-5 данных можно сделать следующие выводы: факторами, влияющими на качество ледебуритного слоя, являются температура обработки, скорость вращения образца, температура электролита. Для трубы диаметром 76 мм оптимальными будут температура нагрева поверхности 1150оС, скорость вращения 1100 об/мин, температура электролита 40оС. Для получения коррозиеустойчивого ферритного слоя на внешней поверхности трубы температура нагрева внутреннего слоя должна составлять +50-(-70)оС от температуры плавления ледебурита. Себестоимость изготовления износостойкой трубы с использованием предлагаемой химико-термической обработки ниже себестоимости изготовления трубы по способу-прототипу, так как скорость насыщения углерода внутреннего слоя по предлагаемому способу на порядок выше и не требуется подготовка трубы к обработке (зачистка от окалины, ржавчины). Обработанная по предлагаемому способу труба имеет повышенную коррозиестойкость, не боится ударных нагрузок, устойчива к механическим деформациям типа изгиб и термодинамическим деформациям.

    ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

    1. Износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит внешний коррозионно-стойкий слой из феррита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине стенки трубы между слоем с монотонно возрастающим в направлении к сердцевине содержанием углерода от величины в слое из феррита до величины в слое из низкоуглеродистой стали и слоем с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в слое из низкоуглеродистой стали до их величины в слое со структурой ледебурита, причем толщина внешнего слоя из феррита и толщина внутреннего слоя со структурой ледебурита с твердостью не менее 50 HRC составляют 0,01-0,1 толщины стенки трубы. 2. Способ химико-термической обработки износостойкой трубы, включающий нагрев ее внутренней поверхности токами высокой частоты в углеродсодержащей среде с помощью наружного кольцевого индуктора и вращение трубы вокруг ее продольной оси, отличающийся тем, что трубу разогревают до достижения на внешней поверхности трубы температуры не менее чем на 100oС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, а на внутренней в пределах +50. -70oС от температуры плавления ледебурита, нагрев внутренней поверхности проводят в жидкой углеродсодержащей среде, при этом среднюю температуру среды внутри трубы поддерживают на таком уровне, при котором на внутренней поверхности трубы образуется непрерывный пароуглеродсодержащий слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на внутренней поверхности трубы слоя с ледебуритной структурой толщиной 0,01-0,1 толщины стенки. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что скорость вращения трубы выбирают в пределахизносостойкая труба и способ ее химико-термической обработки, патент № 2049124 где n скорость вращения, об/мин; D наружный диаметр трубы, мм.

    www.freepatent.ru

    Износостойкая труба и способ ее химико-термической обработки

     

    Использование: изобретение относится к производству труб, в частности к производству труб из низкоуглеродистых сталей, и может быть использовано во всех отраслях техники, где требуется сочетание износостойкости трубы и ее способности выдерживать механические и термодинамические деформации. Сущность изобретения: износостойкая труба содержит внешний и внутренний слои со структурой ледебурита, слой из низкоуглеродистой стали, расположенный в сердцевине трубы между слоями стали с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в низкоуглеродистой стали до их величины в слое ледебурита, причем толщина внутреннего и внешнего износостойкого слоя с твердостью не менее 50 HRC составляет 0,01 0,1 толщины стенки трубы. Труба изготавливается из стальной заготовки путем ее химико-термической обработки, при которой заготовку нагревают в жидкой углеродоводородсодержащей среде, температуру которой поддерживают постоянной. Температура нагрева заготовки лежит в пределах Tл-70<T<T-100C где Tл температура плавления ледебурита; Tз температура заготовки; Tc - температура плавления стали, из которой изготовлена заготовка. Скорость вращения вокруг продольной оси выбирают в пределах об/мин, где D наружный диаметр трубы, мм. 2 с, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

    Изобретение относится к производству труб, в частности труб из низкоуглеродистых сталей, и может быть использовано во всех отраслях техники, где требуется сочетание износостойкости трубы и ее способности выдерживать механические и термодинамические деформации.

    Трубы из низкоуглеродистых сталей используются практически во всех отраслях техники, так как они хорошо поддаются механической обработке и сравнительно дешевы. Существенный их недостаток низкие износостойкость и коррозеустойчивость, устраняется нанесением защитных покрытий лакокрасочных, пластмассовых, эмалированных, керамических, металлических. Нанесение защитных покрытий известными способами в значительной степени удорожает стоимость изготовления труб и зачастую не приводит к нужным результатам. Так, лакокрасочные покрытия не обладают нужной износостойкостью, эмалированные и керамические очень дорого стоят и не выдерживают механических деформаций, покрытия из пластмасс критичны к высоким температурам, а технологические процессы их производства и нанесения токсичны. Наиболее широкое применение нашли трубы с металлическими защитными покрытиями, и прежде всего оцинкованные. Общий недостаток труб с описанными защитными покрытиями низкая стойкость к механическим и термодинамическим деформациям, так как при гибке труб, при ударах во время транспортировки или кантования, при термодинамических деформациях защитные покрытия разрушаются. Известна труба с цинковым покрытием, на которое нанесено вязкое коррозионно-устойчивое покрытие (см. Бакалюк Я.Х. Проскурин Е.В. Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. М: Металлургия, 1985, стр. 30). Полихлорвинил нанесен на наружную поверхность оцинкованной трубы методом наплавки. Такая труба может подвергаться гибке без нарушения покрытия, кроме того, в случае повреждения трубы (например, царапины) не происходит распространение коррозии под поверхностью покрытия. Стоимость изготовления этой трубы очень высока (в 5-10 раз дороже стоимости заготовки), отсутствие защиты внутренней поверхности от механических повреждений не позволяет считать такую трубу износостойкой. Наиболее близким к заявляемому техническим решением является износостойкая труба, описанная в авторском свидетельстве СССР N 591528, МКИ 2 С 23 С 9/00, опубликовано 04.02.78 г. Это труба из низкоуглеродистой стали с внутренним износостойким слоем с ледебуритной структурой. Недостаток такой трубы низкая коррозестойкость, так как наружная поверхность трубы не имеет защитного покрытия. Кроме того, из-за разной толщины внутреннего слоя по периметру эта труба имеет низкую стойкость к термодинамическим деформациям. Цель изобретения повышение устойчивости трубы к термодинамическим деформациям и повышение коррозестойкости. Указанные цели достигаются тем, что износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, дополнительно содержит внешний износостойкий слой со структурой ледебурита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине трубы между слоями с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в низкоуглеродистой стали до их величины в слое ледебурита, причем толщина внутреннего и внешнего слоев с твердостью не менее 50 HRC составляет 0,01.0,1 толщины стенки трубы. Заявленная износостойкая труба изготавливается путем химико-термической обработки из цельнотянутых или сварных труб из низкоуглеродистых сталей. Известен способ химико-термической обработки, защищенный авторским свидетельством СССР N 298698, кл. С 23 С 9/00, C 21 D 7/14, 1971 г. По этому способу стальную заготовку нагревают в углеродосодержащей среде токами высокой частоты до оплавления поверхностного слоя в течение времени, необходимого для образования упрочненного слоя, имеющего ледебуритрую структуру, а затем, на стадии охлаждения, обкатывают роликами для поверхностного упрочнения и улучшения геометрии. Этот способ не может быть использован полностью при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет получить внутренний износостойкий слой. Известен способ химико-термической обработки, защищенный авторским свидетельством СССР N 397563, кл. C 23 C 9/00, 1973 г. по которому стальную заготовку с внутренней цилиндрической поверхностью вращают вокруг продольной оси цилиндрической поверхности со скоростью 3000-3500 об/мин, а внутреннюю поверхность разогревают токами высокой частоты в углеродосодержащей среде до температуры оплавления. Этот способ также не может быть использован при изготовлении износостойкой трубы, так как не позволяет получить внутренний износостойкий слой с нужной твердостью и содержанием углерода, и наружный коррозеустойчивый слой. В качестве прототипа выбран способ по авторскому свидетельству СССР N 397563, кл. C 23 C 9/00, 1973 г. как содержащий наибольшее количество совпадающих признаков. Целью изобретения является обеспечение возможности изготовления износостойкой трубы с повышенной коррозеустой- чивостью и устойчивостью к механическим и термодинамическим деформациям. Кроме того, в сравнении с прототипом, заявленный способ имеет более низкие энергозатраты. Указанные цели достигаются тем, что в способе химико-термической обработки трубы, включающем ее нагрев токами высокой частоты в углеродосодержащей среде и вращение вокруг продольной оси, нагрев проводят в жидкой углеродоводородосодержащей среде до достижения в поверхностном слое температуры не менее, чем на 100оС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, но не ниже температуры плавления ледебурита более, чем на 70оС, при этом среднюю температуру углеродоводородосодержащей среды поддерживают постоянной на уровне, при котором на поверхности образуется непрерывный пароуглеродоводородный слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на поверхности слоев, имеющих ледебуритную структуру толщиной 0,01.0,1 толщины стенки трубы. Для сохранения волнистости обрабатываемой поверхности скорость вращения трубы должна быть в пределах n (0,5.12) х x103 1/D об/мин, где D наружный диаметр трубы в мм. На фиг.1 схематично изображена конструкция износостойкой трубы; на фиг.2 структурная схема устройства для изготовления износостойкой трубы по заявленному способу. Износостойкая труба (фиг.1) содержит внешний 1 и внутренний 2 износостойкие слои с ледебуритной структурой, слой 3 из низкоуглеродистой стали в сердцевине трубы, и слои 4 и 5 с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в низкоуглеродистой стали до их величины в слое ледебурита. Выполнение внешнего и внутреннего слоев из ледебурита толщиной в пределах от 0,01 до 0,1 толщины стенки трубы повышают коррозестойкость трубы. Слои 4 и 5 играют демпфирующую роль при термодинамических и механических деформациях и повышают устойчивость трубы к этим деформациям. Труба описанной конструкции изготавливается путем химикотермической обработки стальной цельнотянутой или сварной трубы. На фиг.2 обозначены: 1 обрабатываемая труба, 2 ванна с жидкой углеродоводородосодержащей средой, 3 привод вращения трубы, включающий двигатель 4 с редуктором, вращающиеся конусы 5 и заднюю бабку 6 с патроном 7, 8 генератор тока высокой частоты, 9 индуктор, 10 привод перемещения индуктора, включающий двигатель 11 с редуктором, вал 12 и суппорт 13, 14 охладитель, 15 накопительный бак, 16 насос, 17, 18 трубопроводы, 19, 20, 21 вентили. Обрабатываемая труба 1 помещается в ванну 1 с жидкой углеродоводородосодержащей средой и закрепляется между вращающимися конусами 5 привода 3 вращения трубы. Один вращающийся конус 5 установлен в шпиндель на оси редукторов двигателя 4, другой в патроне 7 задней бабки 6. На обрабатываемую трубу 1 надевается круговой индуктор 9, подключенный к генератору 8 тока высокой частоты. Для перемещения индуктора 9 вдоль обрабатываемой трубы 1 генератор 8 установлен на суппорте 13 привода 10. С включением генератора 8 одновременно включаются приводы 3 и 10. Обрабатываемая труба 1 вращается с заданной скоростью и нагревается индуктором 9, который перемещается вдоль обрабатываемой трубы 1 со скоростью, обеспечивающей ее нагрев до заданной температуры. Углеродоводородосодержащая жидкость из ванны 2 через сливное отверстие поступает в охладитель 14 и затем с помощью насоса 16 подается в трубопроводы 17 и 18 из накопительного бака 15. Вентилями 19 и 20 регулируется скорость подачи жидкости в ванну 2. Из трубопровода 17 через полый патрон 7 и полый вращающийся конус 5 жидкость подается вовнутрь трубы 1. Температура жидкости в ванне 2 поддерживается постоянной благодаря наличию охладителя 14 и возможностью управления скоростью обмена жидкости в ванне 2 с помощью вентилей 19, 20, 21. Сущность протекающих процессов заключается в следующем. При нагреве токами высокой частоты в жидкой среде на поверхности разогретого металла происходит испарение углеродоводородосодержащей жидкости с термическим разложением ее компонентов, в результате которого образуются активные атомы, адсорбирующиеся поверхностью металла. Так, при смеси углеродов различного состава Cnh3n+2 можно предполагать, что вокруг вращающейся поверхности образуется парогазовая рубашка, содержащая СН4, СО, СО2, С, Н2, Н2О, на поверхности металла происходят реакции: Ch5 Fe(C)+2h3 2CO Fe(C)+CO2 CO+h3 Fe(C)+h3O CO2+h3 Fe(C)+h3O В результате этих реакций, при наличии активных атомов водорода, происходит лавинообразное насыщение поверхностного слоя углеродом с образованием ледебуритной структуры. Прочность и монолитность этой структуры будет зависеть от неразрывности парогазовой рубашки, при ее разрыве в результате кипения жидкости или, если парогазовая рубашка не будет сплошной из-за низкой температуры жидкости, прочностные характеристики ледебуритного слоя будут существенно снижаться из-за неравномерности насыщения углеродом. Качество поверхности трубы после химикотермической обработки зависит от скорости вращения. При малой скорости ухудшается внутренняя поверхность трубы из-за неравномерного растекания расплавленного ледебурита, при высокой скорости ухудшается поверхность внешнего слоя из-за срыва с поверхности расплавленного металла. Экспериментально установлено, что геометрические параметры трубы не ухудшаются при скорости вращения, лежащей в пределах n (0,5-12) х 103 х 1/D, где n число оборотов в минуту; D наружный диаметр трубы в мм. По заявленному способу были приготовлены и испытаны несколько образцов износостойких труб с внутренним диаметром 27 мм при толщине стенки 2,5 мм и внутренним диаметром 76 мм при толщине стенки 4 мм. Материал заготовки Ст 3 для трубы 27 мм и Ст8 для трубы 76 мм. Нагрев осуществляется с помощью установки ИЗГ-200-8. Потребляемая мощность для обработки трубы 27 мм составила в среднем 25 кВт, для трубы 76 мм 55 кВт. Результаты испытаний приведены в табл.1.4. Из приведенных в таблицах данных можно сделать следующие выводы: факторами, влияющими на качество ледебуритного слоя, являются температура обработки, скорость вращения образца, температура электролита. Для трубы 76 мм оптимальными будут температура нагрева поверхности 1150оС, скорость вращения около 1100 об/мин, температура электролита 40оС. Себестоимость изготовления износостойкой трубы с использованием предлагаемой химико-термической обработки ниже себестоимости изготовления трубы по способу-прототипу, так как скорость насыщения углеродом внутреннего слоя по предлагаемому способу на порядок выше и не требуется подготовки трубы к обработке (зачистка от окалины, ржавчины). Обработанная по заявленному способу труба имеет повышенную коррозестойкость, высокую микротвердость внешней и внутренней поверхностей, не боится ударных нагрузок и устойчива к механическим деформациям типа изгиб (коэффициент расширения более 1,25) и термодинамическим деформациям.

    Формула изобретения

    1. Износостойкая труба, содержащая внутренний износостойкий слой со структурой ледебурита и слой из низкоуглеродистой стали, отличающаяся тем, что труба дополнительно содержит внешний износостойкий слой со структурой ледебурита, а слой из низкоуглеродистой стали расположен в сердцевине трубы между слоями стали с монотонно возрастающими в направлении от сердцевины твердостью и содержанием углерода в интервале от величины твердости и содержания углерода в низкоуглеродистой стали до их величины в слое ледебурита, причем толщина внутреннего и внешнего износостойких слоев с твердостью не менее 50 HRC составляет 0,01 0,1 толщины стенки трубы. 2. Способ химико-термической обработки трубы, включающий ее нагрев токами высокой частоты в углеродсодержащей среде и вращение вокруг продольной оси, отличающийся тем, что нагрев проводят в жидкой углеродсодержащей среде до достижения в поверхностном слое температуры не менее чем на 100oС ниже температуры плавления стали, из которой изготовлена труба, но не ниже температуры плавления ледебурита более чем на 70oС, при этом среднюю температуру жидкой углеродводородсодержащей среды поддерживают постоянной на уровне, при котором на поверхности образуется непрерывный пароуглеродводородный слой, а выдержку ведут в течение времени, достаточного для образования на поверхности слоев, имеющих ледебуритную структуру, толщиной 0,01 0,1 толщины стенки трубы. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что частота вращения трубы выбирается в пределах где D наружный диаметр трубы, мм.

    РИСУНКИ

    Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

    Похожие патенты:

    Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при цементации и поверхностном легировании деталей и инструмента

    Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам цементации, и может быть использовано в машиностроении, автотракторостроении, станкостроении, нефтяной промышленности, авиационной, химической и других отраслях промышленности для упрочнения стальных массивных изделий

    Изобретение относится к химико-термической обработке стали и может быть использовано для упрочнения поверхностей стальных изделий

    Изобретение относится к химико-термической обработке стали и может быть использовано для упрочнения трущихся поверхностей стальных изделий

    Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам химико-термической обработки, применяемой в машиностроении и других отраслях промышленности

    Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам химико-термической обработки, применяемым в машиностроении и других отраслях промышленности

    Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов, в частности к цементации деталей машин

    Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве длинномерных прокатных изделий круглого сечения, в частности при упрочняющей термической обработке мелющих стержней диаметром 80-120 мм

    Изобретение относится к термической обработке труб (Т) и используется непосредственно на технологическом объекте, где установлены Т

    Изобретение относится к металлургии, конкретно к способам обработки малоуглеродистой низколегированной стали, и может быть использовано для упрочнения труб большого диаметра, листов и т.д

    Изобретение относится к трубной промышленности и может быть использовано при термической обработке труб, сваренных токами высокой частоты

    Изобретение относится к металлургии и может быть применено при изготовлении цилиндров скважинных насосов

    Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при изготовлении труб нефтяного сортамента

    Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек, работающих под внутренним давлением, методом ротационной вытяжки из конструкционных сталей

    Изобретение относится к индукционному нагреву транспортируемых изделий, имеющих местные зоны нагрева с последующей их штамповкой, в частности к устройствам нагрева пояска корпуса свечи зажигания двигателей внутреннего сгорания с последующей его осадкой для герметизации свечи зажигания

    Изобретение относится к производству труб, в частности труб из низкоуглеродистых сталей, и может быть использовано во всех отраслях техники, где требуется сочетание износостойкости трубы и ее способности выдерживать механические и термодинамические деформации

    www.findpatent.ru

    Термо-износостойкие керамические покрытия

    ООО «Энергохимкомплект» производит работы по нанесению на внутреннюю поверхность стальных трубных изделий (прямые трубы, отводы, тройники) керамического термо-износостойкого покрытия (ТУ 197257-002-12606601-2010).

    Назначение покрытия: защита трубопроводов от абразивного износа, химической и высокотемпературной коррозии. Трубные изделия могут применяться для пневмо- и гидротранспортировки под давлением различных абразивных материалов, в том числе в среде различных газов при температуре до 1000 °С, а также химически агрессивных флюидов (рассматривается каждый случай отдельно).

    Трубные элементы с термо-износостойким керамическим покрытием

    Керамическое покрытие представляет собой материал из плавленой керамики на основе корунда (Al2O3) и обладает следующими основными свойствами (по сравнению с другими материалами: каменным литьем и чугуном):
    Параметр Керамическое покрытие Износостойкое каменное литье Серый чугун СЧ 12-28
    Толщина покрытия, мм 3 – 4 20 -
    Плотность покрытия, г/см3 2,9 3,0 7,2
    Водопоглощение, % 0,09 0,13 не опр.
    Предел прочности при сжатии, МПа 300…340 250…500 500
    Предел прочности при изгибе, МПа 70…110 30…50 280
    Ударная вязкость, кДж/м2 1,50 1,25 3,00
    Модуль упругости, МПа 102000 100630 120000
    Коэффициент Пуассона 0,25 0,25 не опр.
    Изностойкость, г/см2 0,02 0,30 0,79
    Твердость по Моосу 8…9 7…8 не опр.
    Микротвердость, ГПа 15…18 5…9 не опр.
    Термостойкость, кол-во теплосмен от 800 °С до 20 °С на воздухе не менее 10 1 не опр.
    Термостойкость, количество теплосмен, закалка от 800 °С до 20 °С в воду не менее 2 трескается не опр.
    Теплопроводность, Вт/(м·°С), при 20° С 2,10 1,52 51,00
    Удельная теплоемкость, кДж/(кг·С°) при 20° С 1,06 0,77 0,46
    Температурный коэффициент линейного расширения при 20 °С, 10-6K-1 8,1 83 132
    Кислотостойкость, 20%-ная HCl, % 98 89 не опр.
    Кислотостойкость, h3SO4 (96%), % 99 97 не опр.

    Сравнительные характеристики керамического покрытия с другими материалами (износостойкое каменное литье, серый чугун) демонстрируют, что керамическое покрытие имеет лучшие характеристики, определяющие сопротивление износу (износостойкость в 15 раз выше по сравнению с литым базальтом, более высокая твердость). Испытания на теплостойкость показали устойчивость керамического покрытия при температуре 1200 °С, а также удовлетворительную термостойкость (выдерживает термоудар не менее 2-ух раз при погружении трубы с покрытием, имеющей температуру 800 °С в воду с температурой 20 °С).

    Керамическое покрытие в торцевой зоне устойчиво к воздействию электросварки (отсутствие сколов и разрушений), что позволяет производить соединение трубных элементов с керамическим покрытием не только посредством фланцев, но и электросварки.

    Керамическое покрытие по сравнению с каменнолитым материалом также имеет лучшую кислотостойкость (в соляной и серной кислотах).

    Покрытия наносятся на прямые трубы длиной до трех метров, а также на отводы, тройники и У-образные тройники со следующими основными стандартными размерами:

    1. Прямые трубы с внешним диаметром от 50 до 630 мм.
    2. Отводы диаметром 57 – 630мм (углы гиба 15°, 30°, 45°, 60°, 90°, толщина стенки от 3 до 30 мм).
    3. Тройники диаметром 57 – 426мм (толщина стенки от 3 до 20 мм).

    Может рассматриваться возможность нанесения керамического покрытия на изделия с другими размерами.

    Документация
     

    www.ehk.ru