Способ термической обработки труб

 

Назначение: производство электросварных и бесшовных труб, изготавливаемых на установках с пильгерстаном для производства труб нефтяного сортамента, а также соединительных деталей к ним, стойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих Н₂S и СО₂. Сущность изобретения: по способу термической обработки труб, включающему первый нагрев выше Ас3, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ас1 - Ас3), охлаждение и высокий отпуск с последующим охлаждением на воздухе, первый нагрев ведут до Ас3 - (Ас3+50)^oС, после второго нагрева охлаждают в воде, а нагрев под отпуск до (550 - Ас1)^oС. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при изготовлении бесшовных и электросварных труб нефтяного сортамента и соединительных деталей, хладостойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих Н₂S и СО₂ (СКРН).

Данный способ преимущественно применим для мало-, среднеуглеродистых сталей, а также комплекснолегированных углеродистых сталей.

Известен способ термической обработки сварных труб, включающий нормализацию сварного шва, после которой производят неполную закалку и отпуск [1] Однако при такой обработке сохраняется структурная неоднородность зоны шва и остальной части периметра, а применительно к бесшовным трубам, сортамента установок с пильгерстаном наблюдается присущая этому способу значительная структурная неопределенность по толщине стенки и длине труб. В результате после термической обработки сохраняется анизотропия свойств, трубы обладают низкой хладостойкостью и стойкостью к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ термической обработки трубных изделий из конструкционных сталей, включающий первый нагрев выше Ас3, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ас1 Ас3), охлаждение и высокий отпуск с последующим охлаждением на воздухе [2] Этот способ несколько повышает пластические свойства и ударную вязкость по линии сплавления, но значения ударной вязкости при температуре -40^oС и коррозионные свойства остаются ниже требуемых.

Технической задачей изобретения является разработка способа термической обработки электросварных и бесшовных труб нефтяного сортамента, а также соединительных деталей к ним, обеспечивающего повышение хладостойкости и коррозионной стойкости в средах, содержащих Н₂S и СО₂ и повышению тем самым надежности этих изделий.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки труб, включающем первый нагрев выше Ас3, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ас1 Ас3), охлаждение и высокий отпуск с последующим охлаждением на воздухе, первый нагрев ведут до Ас3 (Ас3 + 50)^oС, после второго нагрева охлаждают в воде, а нагрев под отпуск ведут до (550 Ас1)^oС.

При первом нагреве до температуры Ас3 (Ас3+50)^oС, исходное зерно в результате фазовой перекристаллизации измельчается, после охлаждения в воде структура по всему объему трубы состоит из мартенсита и бейнита, которые в свою очередь имеют дисперсную структуру. При повторном нагреве в критическом интервале температур (Ас3 Ас1)^oС аустенитные участки равномерно располагаются в феррите, поскольку зародыши аустенита образуются в местах с высокой концентрацией дислокаций и атомов углерода, а также на границах мартенситных кристаллов и вокруг бейнитных карбидов. При этом происходит дополнительное измельчение аустенитного зерна, а феррит приобретает полигонизованную структуру, так как не подвергается фазовой перекристаллизации. После охлаждения в воде равномерно распределенных участках аустенита образуется мартенсит, а последующий отпуск приводит к образованию однородной дисперсной структуры полигонизованного феррита с мелкими коагулированными частицами цементита. Кроме того, в результате значительного повышения удельной поверхности межзеренных границ происходит снижение концентрации вредных примесей по границе аустенита. Все это приводит к формированию благоприятного структурного состояния с точки зрения сопротивления хрупкому разрушению и коррозионной повреждаемости.

Предлагаемый способ термической обработки труб и соединительных деталей к ним осуществляется следующим образом.

После прокатки или сварки трубы и соединительных деталей их охлаждают на воздухе, затем производят первый нагрев в секционной проходной печи до температуры Ас3 (Ас3+50)^oС, охлаждают в водяном спрейере, проводят второй нагрев до температуры (Ас3 Ас1)^oС, охлаждают в водяном спрейере и проводят отпуск в проходной печи при температуре (550 Ас1)^oС.

Способ был апробирован в промышленных условиях на электросварных трубах 219 х 5-8 мм и бесшовных трубах размером (219-325) х (8-25) мм, полученных на установке с пильгерстаном. Результаты лабораторных и промысловых испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, высокие результаты, относящиеся к задаче изобретения, получены как на бесшовных, так и на электросварных трубах. По сравнению с прототипом снижена анизотропия свойств, значения ударной вязкости при температуре -40^oС на поперечных образцах возросли примерно в 8 раз, пороговое напряжение СКРН на 106% а стойкость к коррозии на 59% Изобретение может быть промышленно использовано в производстве электросварных и бесшовных труб, изготавливаемых на установках с пильгерстаном для производства труб нефтяного сортамента, а также соединительных деталей к ним, стойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих Н₂S и СО₂.

Формула изобретения

Способ термической обработки труб, включающий первый нагрев выше Ас_з, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ас₁ Ас₃), охлаждение и высокий отпуск с последующим охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что первый нагрев ведут до Ас₃ (Ас₃ + 50)^oС, после второго нагрева охлаждают в воде, а нагрев под отпуск ведут до (550 Ас₁)^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.05.2005        БИ: 15/2005