Способ изготовления гофрированных труб

 

Использование: изобретение относится к области изобретения гофрированных труб за счет деформирования полых заготовок. Сущность изобретения: перед операцией гофрирования проводят термообработку полых заготовок, заключающуюся в нагреве до температуры перехода структуры в однофазное состояние дисперсионно-твердеющего сплава, например, на никелевой основе. После выдержки осуществляют ускоренное охлаждение заготовок потоком инертного газа до температуры 600 - 650^oC. Последующее охлаждение - с печью в защитной среде. Далее проводят гофрирование заготовок, причем с толщиной стенок менее 0,25 мм - в один переход, с толщиной стенок выше 0,25 мм - в два перехода. В один переход деформирование проводят при давлении, соответствующем напряжению в интервалах 1,1σ_0,2 и 0,8σ_в, в два перехода - в интервалах соответственно 1,1σ_0,2-0,6σ_в, и 1,1σ_0,2-0,5σ_в. После каждого деформирования осуществляют описанную выше термообработку. 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления гофрированных труб за счет деформации полых заготовок.

Известен способ изготовления гофрированных труб, включающий обработку полых заготовок давлением сжатие и растяжение в осевом направлении, обжим в поперечном и сжатие в осевом направлениях с последующим термофиксированием - закалка и отжиг в вакууме (1).

Данный цикл обработки не позволяет достичь гофрирования заготовок без трещин.

Известен способ изготовления гофрированных труб, включающий нагрев до температуры 1200^oC и одновременное деформирование в корпусе полых заготовок по диаметру на 35% а затем после термообработки при температуре 1050^oC снимающий наклеп, деформирование под прессом на 17% (2).

Известный способ не обеспечивает устранения дефектов в готовых изделиях (трещины, поры), выполненных из дисперсионно-твердеющих сплавов.

Задачей описываемого изобретения явилось изготовление гофрированных труб сильфонов, обладающих высокой работоспособностью в условиях высоких температур под воздействием водорода и влаги.

Указанная задача решена за счет того, что сначала проводят термообработку заготовок из дисперсионно-твердеющего сплава при режиме, обеспечивающем переход сплава в однофазную структуру, затем деформирование при нагрузках, соответствующих интервалу напряжения от 1,1 предела текучести до 0,8 предела прочности сплава, с последующей термообработкой по режиму, аналогичному проведенному перед деформированием.

Технический результат изобретения предотвращение появления дефектов, таких, как поверхностные трещины и поры, в сильфонах из дисперсионно-твердеющих сплавов.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве полых заготовок используют трубы из дисперсионно-твердеющего сплава, например, на никелевой основе.

Перед гофрированием проводят термическую обработку труб. Нагревают их при температуре перехода структуры сплава в однофазное состояние 1050 + 1090^oC и после выдержки ускоренно охлаждают за счет подачи в печь потока инертного газа до температуры 600-650^oC. Последующее охлаждение осуществляют с печью в защитной среде.

Указанная термообработка позволяет повысить пластичность сплава за счет образования в нем однофазной структуры и тем самым предотвратить появление внутренних напряжений в трубах.

Величину деформации заготовок при гофрировании устанавливают в зависимости от их толщины. При толщине стенок менее 0,25 мм деформирование осуществляют в один переход, при толщине стенок более 0,25 мм в два перехода. При деформировании заготовок толщиной стенки менее 0,25 мм величина деформации соответствует интервалу напряжений от 1,1 предела текучести сплава до 0,8 предела его прочности. При деформации ниже предела текучести сплава гофрирование заготовок не происходит. При деформации выше 0,8 предела его прочности на вершинах гофр появляются мелкие поверхностные трещины, а в объеме поры. При деформации заготовок толщиной более 0,25 мм величина деформации на первом переходе соответствует интервалу напряжений от 1,1 предела текучести сплава до 0,6 предела его прочности. При деформации выше 0,6 от предельной на поверхности заготовки появляются трещины вследствие роста концентрацией напряжений как в объеме заготовки, так и на ее поверхности.

Второй переход деформирования заготовки осуществляют при деформации, соответствующей интервалу напряжений от 1,1 предела текучести сплава до 0,5 предела его прочности. При деформации выше 0,5 от предельной в сплаве появляются поверхностные трещины, обусловленные концентрацией напряжений в выступах гофр, образованных при первом переходе. Возникновение концентраций напряжений обусловлено перераспределением частиц фазы, фазовым наклепом и искажением кристаллической решетки.

После каждого этапа деформирования проводят термическую обработку сгофрированного изделия по режиму, проведенному до гофрирования.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

Трубную заготовку для сильфона из никелевого сплава марки ЭК-61 толщиной стенки 0,2 мм подвергали гофрированию на прессе в один переход. Процесс осуществили при давлении, определяемом экспериментальным путем в зависимости от заданного напряжения, размера гофр и диаметра заготовки. При указанной толщине стенки заготовки, ее диаметра, равного 62 мм, и высоте гофр 6 мм процесс поводили при давлении 145 атм, что соответствовало заданному напряжению 0,75 предела прочности сплава. Предварительно заготовку подвергали термообработке. Нагревали ее до температуры 1080±10^oC в вакууме не хуже 1·10^-3 мм рт. ст. выдерживали в течение 20 30 минут. Охлаждение осуществляли со скоростью 50 70^oC/мин за счет введения в рабочую зону печи потока инертного газа аргона. Ускоренное охлаждение проводили по достижению температуры 600 650^oC, после чего прекращали подачу газа. Дальнейшее охлаждение происходило вместе с печью до температуры 150 170^oC.

Сформированный сильфон подвергали термообработке, описанной выше.

Пример 2.

Трубную заготовку из сплава ЭК-61 толщиной стенки 0,45 мм подвергали термообработке по указанному в примере 1 режиму. На прессе в два перехода осуществляли гофрирование отожженной заготовки при давлении 160 атм, что соответствовало напряжению 0,5 предела прочности сплава. Диаметр заготовки составлял 260 мм, а высота гофр 50 мм. Далее проводили термообработку по режиму, описанному в примере 1. По окончании последней проводили второй переход гофрирования при нагрузке, соответствующей 0,2 предела прочности сплава. Сформованный сильфон требуемых размеров подвергали термообработке для снятия напряжений.

Анализ исследований на обнаружение дефектов в сильфонах представлен в таблице 1. Приведенные в ней данные относятся к сильфонам, прошедшим термообработку до и после операции деформирования. В сильфонах, не подвергнутых термообработке, были обнаружены дефекты трещины, поры как на поверхности, так и в объеме изделия.

Заготовки, не прошедшие термообработку перед первым переходом гофрирования, были разрушены в процессе деформирования.

Формула изобретения

1. Способ изготовления гофрированных труб, включающий деформирование полых заготовок и их термическую обработку, отличающийся тем, что перед операцией деформирования заготовки из дисперсионно-твердеющего сплава подвергают термообработке при режиме, обеспечивающем переход сплава в однофазную структуру, а после деформирования сгофрированную трубу подвергают термообработке по режиму термообработки полой заготовки до ее деформирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование заготовки с толщиной стенок менее 0,25 мм осуществляют при нагрузках, соответствующих интервалу напряжений от 1,1 предела текучести до 0,8 предела его прочности.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование заготовок с толщиной стенок более 0,25 мм осуществляют при нагрузках, соответствующих интервалу напряжений от 1,1 предела текучести сплава до 0,6 предела его прочности, затем проводят дополнительную термообработку по режиму термообработки полой заготовки до ее деформирования, а после нее осуществляют второй переход при нагрузках, соответствующих интервалу напряжений от 1,1 предела текучести сплава до 0,5 предела его прочности.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что в процессе термообработки дисперсионно-твердеющих сплавов на никелевой основе нагрев проводят до 1050-1090^oС и после выдержки осуществляют ускоренное охлаждение до 600-650^oС за счет введения в печь потока инертного газа с последующим охлаждением в вакууме.

РИСУНКИ

Рисунок 1