Способ закалки баллонов

 

Изобретение относится к термической обработке может быть использовано при термообработке баллонов. Цель изобретения - повышение качества закалки путем обеспечения равномерности механических свойств по длине баллона. Способ включает вращательное движение баллона вокруг продольной оси и погружение его в жидкость при горизонтальном положении указанной оси. При этом в местах расположения днища и горловины баллона из-под зеркала жидкости подают струи ее, которые образуют местный подъем уровня жидкости. Высоту местного подъема по отношению к нижней образующей цилиндрической части баллона опеделяют по зависимости H<SB POS="POST">ут</SB>=R{1-COS[ARCCOS(1-H<SB POS="POST">O</SB>)/R]<SP POS="POST">.</SP>S<SB POS="POST">ут</SB>/S<SB POS="POST">о</SB>}, где R - радиус цилиндрической части баллона

мм

H<SB POS="POST">O</SB> - глубина погружения нижней образующей цилиндрической части баллона, мм

S<SB POS="POST">O</SB>, S<SB POS="POST">ут</SB> - соответственно максимальная толщина стенок цилиндра и утолщенных частей днища и горловины баллона, мм. 1 табл. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИН

09) OS) 53 А1 щ) С 21 D 9/08, 1/63

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4399533/27-02 (22) 28.03.88 (46) 07..12.90. Бюп, Ф 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологи— ческий институт трубной промышленности (72) В.М.Маркевич, П.Л.Миропольский, В.В.Машечков, Т.A.Бейлинова,, О. Г. Прохода, А,А. Кашира, С.A. Щербак, А.С, Кадинова, В. Е.Бабуров, В.Ф. Мовча н, А. Э. Чихач е в, В. И. Ч ер ныл(, Я,И.Литвинский, В.Ф.Шишкин, В.П.Жарко, В.С.Макатера и А.А.Шкуренко (53) 621. 784.6 (088.8) (56) Технологическая инструкц(1я по изготовлению баллонов, ТИ 227-.ТР.ÈÒ-08-83. Ждановский металлургический комбинат им. Ильича, Жданов, 1983, с. 18-19.

Авторское свидетельство СССР ((у 462872, кл. С 21 D 9/08, 1975. (54) СПОСОБ ЗАКАЛКИ БАЛЛОНОВ (57) Изобретение относится к термиИзобретение относится к термической обработке и может быть использовано при термообработке баллонов, Целью изобретения является повышение качества обработки путем увеличения равномерности распределения механических свойств по длине баллона.

На чертеже изображена схема осуществления способа. ческой обработке и может быть ис— пользовано при термообработке баллоНоВ Цель изобретения — повышение качества закалки путем обеспечения равномерности механических свойств по длине баллона. Способ включает вращательное движение баллона вокруг продольной оси и погружение его в жидкость при горизонтя1(ьнс м положении указанной оси-. При зтом II местах расположения днища и горловины баллона нз-пад зеркала жидкости подают струи ее, которь!е образуют местный подъем уровня жидкости. Высоту местного 1(одьемя по отпошсвию к 1(и(к((ой образующей цилин((р!(у(еской части балJI оня oI(p(Jlеля10т по з 1111(с!!мост(I 11 т

R f 1 — соя(ягcсоя(1 — h, /R(j S /S,), где R — радиус ци1(и!1((р!1 (ее кои Асти балло(111, мм, 1! — 1. (Убила ((о! Pxу((еIIИЯ нижней обря з ующе и ц!(л111(!(р ич ес коп . а сти бяллона, мь(, Б„, Б,,. — соответстBeíío мякс(II(û:I.III(ÿ толщина стенок цилиндра н утслщенных частей днища и горловины баллона, мм. 1 табл., 1 ил, Способ осуществляется следующим обра з ом.

Нагретый до заданной температуры баллон 1 укладывают на механизм 2 вращения, находящийся выше ур ов ня зеркала воды 3, которой заполнена ванна 4. При укладке на механизм 2 баллон 1 при обр ета ет вращят ел ьное движе!в(е, путем опуска((1(я механизма

2 вращения в вертикальной плоскости

1611953 вращающийся баллон 1 погружают в воду на глубину h<, соответствующую толщине стенки So цилиндрической ( части баллона 1. Перед указанной .операцией с целью создания местного

5 увеличения уровня воды в ванне через патрубки 5, расположенные в местах

:нахождения утолщенных частей баллона (под днищем и горловиной), подают среду повышенного давления — воду или сжатый воздух - с таким расчетом, чтобы глубина погружения утолщенных частей h„соответствовала величине, о1 ределяемой из указанного соотношения. Вращаясь в положении, показанном на чертеже, баллон имеет различную глубину погружения по всей длине в зависимости от толщины стенки его различных частей: цилиндрическая часть с толщиной стенки S погружена на глубину ho, а днище и горловина с толщинйо стенки S т — на глубину

5 т

h . По истечении заданного технологией времени охлаждения баллон 1

25 с помощью механизма 2 поднимают над ванной и передают для проведения пбсл едующих технологических операций, Па освободившийся механизм 2 укладывают следующий нагретый баллон, и

30 цикл повторяется.

Таким образом, .благодаря тому, что уровень погружения баллона по

его длине при закалке в зависимости ! от толщины стенки устанавливают пер еменным, обеспечивается одинаковая 35 ( скорость охлаждения всех его частеи, что- позволяет повысить равномерность распределения механических свойств по длине баллона и тем самым повысить эксплуатационную надежность таких 40 изделий ответственного назначения, которыми являются сосуды высокого давления (баллоны) .

Предлагаемый и известный способы

45 опробовывают на полупромышпеннои установке, включающей печь для нагрева и механизированную ванну. Для нагрева используют электропечь сопро тивления с пределом рабочих температур до 1300 С. Температуру нагрева 50 баллонов контролируют с помощью термопары ТХА, горячий спай которой располагают во внутренней полости баллона. В качестве вторичного прибора используют -потенциометр типа 55

КСП-З, класс точности 0,5, Механизированная ванна представляет собой резервуар с водой и кантующее устройство, предназначенное для вращения горизонтально расположенного изцелия и перемещения его в вертикальной плоскости. Температура воды в ванне 18-23 С, частота вращения баллонов 50-52 об/мин.

С целью создания местного увеличения уровня воды в ванне на глубине

150-160 мм от зеркала ванны под,цнио щем и горловиной баллона устанавливают патрубки с проходным сечением (диаметр) 3,5 мм для подачи воды повышенного давления. Регулирующие краны каждого иэ указанных патрубков располагают вне ванны. Пределы регулирования давления воды, подаваемой через эти патрубков, 1-5 кгс/см .

3а счет регулирования давления воды изменяется высота уровня зеркала ванны в пределах от 0 до 230 мм.

Термическая обработка включает нагрев баллонов до 870+10 С, выдержку в течение 20 мин, водовоэдушное охлаждение в механизированной ванне а с водой до температуры 600 С со скоростью 30 град/с и последующее охлаждение на воздухе. Заданный реяжм одинарной термической обработки (без отпуска) должен обеспечить следующее с оч ета ни е меха нич ес ких с войст в: (з 70 кгс/мм, Q 42 кгс/мм, 3 18X, KCV > 8 KI c м/см, Опыты проводят на углеродистых баллонах в количестве 20 шт. иэ стали 45 диаметром 219 мм, толщина стенки 7 мм, длина 1400 мм, максимальная толщина стенки днища и горловины

14 мм, причем переход от толщины стенки цилинцрич еской части баллона к максимальной толщине стенки днища и горловины плавный. 15 баллонов обрабатывают в соответствии с предлагаемым способом (варианты 1-3), 5 баллонов — в соответствии с известным (вариант 4) .

При термической обработке по предлагаемому способу уровень погружения баллона по его длине устанавливают переменньм, а именно глубину погружения цилиндрической части баллона устанавливают равной ho = = 97 мм, обеспечивающую требуемую. скорость охлаждения (30 град/с) цилиндрической части баллона, с толщиной стенки Sð = 7 мм. Глубину погружения днища и горлс зины рассчить . вают иэ приведенного соотношения по: их максимальной толщине стенки, равной Б, = 14 мм: 1б1 1953 6 (arccos(t - †)g S

1 о р

h = R 1 — cos

Р

97

arccos (t — — ) ° 14

110 1 — сов

t10.)

215 мм.

При зкалке баллон располагают та- !Р ким образом; что максимальная толщина стенки днища и горловины совпадает с максимальной высотой уровня зеркала ванны.

Ддя всех баллонов (15 шт.), обра- 15 батываемых по предлагаемому способу, глубина погружения их цилиндрической части составляет h = 97 мм, а глубину погружения днища и горловины h устанавливают по варианту 1 чт (5 баллонов) 215 мм, т. е. глубина погружения соответствует величине, рассчитанной из приведенной формулы, по варианту 2 (5 баллонов) 210 мм, т,е. глубина погружения меньше, чем рассчитанная по формуле, по варианту 3 (5 баллонов) 219 мм, т.е. глубина погружения больше, чем, рассчитанная по формуле, Термическую обработку баллонов в 30 количестве 5 шт. с использованием известного способа (вариант 4) осуществляют при одинаковой глубине погружения их цилиндрической и утолщенных частей, равной 97 мм.

Усредненные результаты экспериментальногоо опробования предлага емог о и известного способов закалки по каждому варианту приведены в таблице. 4р

Как видно иэ таблицы, при опробовании предлагаемого способа закалки с обеспечением переменного уровня погружения баллона по его длине, рассчитанного с помощью описанного соот- 45 ношения, по всей длине разнотолщинного изделия (в цилиндрической части

7 мм, в утолщенных частях днища.и горловины 14 мм) получают одинаковую микроструктуру тонкопластинчатого 5р перлита и 15-207 феррита (вариант 1), что свидетельствует о достижении однозначных скоростей охлаждения во всех частях изделия. Однотипная микроструктура по длине изделия ббеспечи55 вает достаточно высокую равномерность. распределения механических свойств, значения которых удовлетворяют предъявляемым треб.ованиям.

При изменении уровня погружения концевых частей баллона ниже (вариант 2) или выше (вариант 3) по сравнению с рассчитанным достигаются различные скорости охлаждения по длине изделия, в результате чего распад аустенита происходит в разных интер1 валах температур с образованием различного типа микроструктур. При погружении в воду по варианту 2 меньшая скорость охлаждения днища и горловины приводит к увеличению в микроструктуре металла количества феррйтной составляющей, что снижает значения прочностных характеристик и увеличивает неравномерность их распределения по длине баллона.

Скорость охлаждения, достигаемая в варианте 3, приводит к получению в концевых частях баллона промежуточньм структур закалки, что снижает значения ударной вязкости и вызывает необходимость последующего отпуска, При опробования известного способа в случае погружения баллона в воду на глубину 97 мм (вариант 4) в металле цилиндрической части баллона достигается требуемая скорость охлаждения 30 град/с, обеспечивающая распад аустенита с образованием микроструктуры, идентичной той, которую получают при закалке предлагаемым способом — тонкопластинчатый перлит

+15-207. феррита. Иеханические свойства близки полученным при опробовании предлагаемого способа и соответствуют предъявляемыл1 требованиям.

Однако в утолщенных частях баллона скорость охлаждения значительно ниже требуемой, что приводит к распаду аустенита с образованием равновесной феррито-перлитной структуры с высокими пластическими и ниэкила: прочностными свойствами, Иикроструктура и свойства металла по длине баллона имеют существенную разницу.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным повышает равномерность распределения механических свойств после закалки по

1611953 где R

Sî

СМ, с и/си

97 215 П тонкопластин- 80/79 чатый + Ф 15-202

То же

60/58 17/18 8ь9/8ь0 нагрев до 870+10 С выдержка 20 мин, еакалка со скорос-, твю 30 град/с до

600 С, последующее охлаждение на вовдук е

60/49 18/19 1О/8,3

78/65

210

П тонкопластинчатый + Ф 15-202

П тонкопластннчатый + Ф 502

62/60 15/15 7,9/6,5

97 219 П тоикоплестни- . 81/82

97 It тонкопластнн- 76/64 чатып + Ф 15-203

П 502 + Ф 502

52/ЗВ 19/2! 8,5/11

То не

Перспективные требования

ытП ф18 8,0

70.П р н и е ч а s н е. П - перлнт Ф - Феррнть Пр - промежуточная структура. ь

I длине баллона, включая его днище и горловину, а следовательно, повы| шает эксплуатационную надежность

; баллонов. Это обусловлено тем, что при изменении уровня погружения баллона по его длине в соответствии с описанным соотношением создаются условия, обеспечивающие одинаковую скорость охлаждения всех частей бал, лона. ( Формула изобретения !

Способ закалки баллонов, включающий погружение вращающегося горизонтально расположенного баллона в жидкость, отличающийся тем, что,. с целью повышения качества закалки путем обеспечения равномерности механических свойств по длине баллона, осуществляют дополнит ельную операцию местного подъема уровня ь Ьь,» жидкости в местах расположения днища и горловины баллона путем подачи струй жидкости из-под ее зеркала, при э том выс от у Ь „мес т ног о п одъема уровня .жидкости по отношению к нижней образующей цилиндрической части баллона определяют по зависимости (аьссов(1 — h, R)3 $ т (ip Я

- радиус цилиндрической части баллона, мм

- глубина погружения нижней образующей цилиндрической части баллона, мм °

Б„ — соответственно, максимальная толщина стенок цилиндра и утолщенных частей днища и горловины баллона, мм.

1611953

Составитель Г.Иаксименко

Техред lI.Ñåðäþêoâà Корректор H.Ðåâñêàÿ

Редактор Н.Гунько

Заказ 3814 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 10t