Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 114,3Х6,88 ММ ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО СПЛАВА МАРКИ ХН30МДБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 114,3×6,88 мм из коррозионно-стойкого сплава ХН30МДБ и может быть использовано на установках ЦЛЗ, на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами, механической обработки-расточки и обточки горячекатаных труб в передельные механически обработанные на токарно-обрабатывающих станках и прокатки на станах ХПТ 250.

В трубной промышленности известен способ производства горячекатаных передельных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов на установках с пилигримовыми станами, включающий сверловку слитков-заготовок ЭШП на диаметр 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, экспандирование в полые заготовки с коэффициентом вытяжки μ=1,2-1,8 без подъема по диаметру, обтачивание и растачивание их до удаления ковочных дефектов, нагрев их до температуры пластичности и прокатку на пилигримовых станах с коэффициентом вытяжки μ≤5,0 или экспандирование сверленых слитков ЭШП в полые заготовки с коэффициентом вытяжки μ=0,9-1,5 с подъемом по диаметру от 1,05 до 1,4 и прокатку на пилигримовых станах с коэффициентом вытяжки μ≤5,5 (Патент РФ №2242302, кл. B21B 21/04, бюл. №35, 20.12.2004).

Недостатком данного способа является использование в качестве передельных заготовок сверленых слитков-заготовок ЭШП, дополнительные операции по экспандированию и механической обработке передельных экспандированных трубных заготовок, повышенный расход дорогостоящего металла в стружку, что в конечном итоге приводит к значительному повышению стоимости готового изделия.

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 114,3×6,88×9000-10700 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш (Российский аналог сплава 02Х27Н31М4), включающий выплавку электрошлаковым переплавом полых слитков размером 470×110×2700 мм или 430×105×2800 мм, расточку и обточку полых слитков в полые слитки-заготовки размером 460×100×2700 мм и 420×95×2700 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах в передельные горячекатаные трубы размером 290×35×9500 мм, или 260×30×8000 мм, или 310×40×7600 мм, или 288×45×4600 мм, расточку и обточку передельных горячекатаных труб в передельные трубы размером 273×25×4700 мм, или 245×16×2800 мм, или 245×16×5200 мм, и прокатку на стане ХПТ в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88×9000-10700 мм, причем прокатку на стане ХПТ передельных труб размером 273×25×4700 мм осуществляют по маршрутам 273×25 - 219×20 - 180×15 - 140×10 - 114,3×6,88 с относительными обжатиями по стенке δ_1m=20,0%, δ_2m=25,0%, δ_3m=33,3 %, δ_4m=31,2%, а передельные трубы размерами 245×16×2800 мм и 245×16×5200 мм прокатывают на стане ХПТ по маршрутам 245×16 - 219×13 - 168×11 - 140×9 - 114,3×6,88 с относительными обжатиями по стенке δ_1m=18,8%, δ_2m=15,4%, δ_3m=18,2%, δ_4m=23,6%, осуществляют посад полых слитков-заготовок ЭШП размером 460×100×2700 мм и 420×95×2700 мм в один ряд на колосники методических печей при температуре 750-800°С, нагрев до температуры 450-500°С в течение 1,0-1,5 ч, а затем равномерный нагрев до температуры 1180-1200°С со скоростью 2,2-2,4°С в минуту с равномерной кантовкой с 22 по 8 окно через 20-22 мин на угол соответственно 290-300° и 320-330°, выдержку при температуре 1180-1200°С в течение 0,45-1,0 ч с равномерной кантовкой через 12-15 мин с 8-го по 4-е окно, с 4-го окна кантуют на яму печи и выдачу из печи с температурой центра слитков-заготовок 1180-1200°С, после выдачи из печи полые слитки-заготовки на слитковой тележке продувают сжатым воздухом, внутрь слитков-заготовок подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью массой ≈1,0-1,5 кг, а затем краном подают на приемную тележку пилигримового стана, передельные горячекатаные трубы размером 290×35×9500 мм, 260×30×8000 мм, 310×40×7600 мм и 288×45×4600 мм производят на пилигримовом стане в валках с калибрами 306, 280, 315 и 295 мм с подачами полых слитков-заготовок в очаг деформации соответственно m=22-24, m=20-22, m=22-24 и m=24-26 мм и коэффициентами вытяжки μ=3,95, μ=4,385, μ=2,767 и μ=3,267 (патент РФ №2523398, опубл. 20.07.2014).

Одним из основных недостатков данного способа является то, что полые слитки-заготовки ЭШП имеют повышенную стоимость, что при расходном коэффициенте металла более 2,0 приводит к значительному повышению цены товарных насосно-компрессорных труб.

Задачей предложенного способа является производство конкурентно-способной продукции за счет использования при изготовлении передельных горячекатаных труб полых центробежно-литых заготовок, снижение относительных обжатий по стенке по проходам на станах ХПТ, а, следовательно, снижение стоимости насосно-компрессорных труб размером 114,3×6,88 мм.

Технический результат достигается тем, что способ производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ, включает выплавку центробежно-литых полых слитков-заготовок размером 460×120×2000±50 мм, расточку в полые заготовки размером 460×110×2000±50 мм, нагрев до температуры 1160-1180°С, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 210/216 мм (первое значение диаметра относится к переднему участку дорна, а второй - к заднему участку дорна) в валках с калибром 295 мм с подачей m полых заготовок в очаг деформации, равной 20-22 мм, и вытяжкой μ=3,77 в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×6200-6500 мм, порезку каждой из них на две трубы равной длины, расточку и обточку в передельные трубы размером 273×25×3100-3250 мм, их прокатку на стане ХПТ в трубы по маршрутам 273×25×3100-3250 - 219×20×4600-4800 - 180×15×7100-7500 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ₁=20,0%, δ₂=25,0% и вытяжками соответственно μ₁=1,56, μ₂=1,61, порезку труб размером 180×15×7100-7500 мм на две трубы равной длины и прокатку на стане ХПТ в товарные трубы по маршрутам 180×15×3550-3750 - 140×10×6500-6900 - 114,3×6,88×11200-11800 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ₃=33,3%, δ₄=31,2% и вытяжками соответственно μ₃=1,90 и μ₄=1,76.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что производят выплавку центробежно-литых полых слитков-заготовок размером 460×120×2000±50 мм, расточку в полые заготовки размером 460×110×2000±50 мм, нагрев до температуры 1160-1180°С, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 210/216 мм в валках с калибром 295 мм, с подачей m полых заготовок в очаг деформации, равной 20-22 мм, и вытяжкой μ=3,77 в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×6200-6500 мм, порезку каждой из них на две трубы равной длины, расточку и обточку в передельные трубы размером 273×25×3100-3250 мм, их прокатку на стане ХПТ в трубы по маршрутам 273×25×3100-3250 - 219×20×4600-4800 - 180×15×7100-7500 мм, с относительными обжатиями по стенке, соответственно, δ₁=20,0%, δ₂=25,0% и вытяжками соответственно μ₁=1,56, μ₂=1,61, порезку труб размером 180×15×7100-7500 мм на две трубы равной длины и прокатку на стане ХПТ в товарные трубы по маршрутам 180×15×3550-3750-140×10×6500-6900 - 114,3×6,88×11200-11800 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ₃=33,3%, δ₄=31,2% и вытяжками соответственно μ₃=1,90 и μ₄=1,76.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».

Сравнение заявляемого технического решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности «новизна».

Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16ʺ и стане ХПТ 250 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». По существующей технологии (патент №2523398) в производство были заданы 5 полых слитков ЭШП размером 480×130×2000 мм общей массой 11,287 т, которые были обточены и расточены в полые слитки-заготовки размером 460×110×2000 мм. Слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1180-1190°С и прокатаны на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×6350 мм, которые были порезаны на две трубы-заготовки равной длины, расточены и обточены в передельные механически обработанные трубы размером 273×25×3175 мм. Передельные механически обработанные трубы были перекатаны на стане ХПТ 250 по маршрутам: 273×25×3175 - 219×20×4700 - 180×15×7300 мм с обжатиями по диаметру δ₁=20,0%, δ₂=25,0% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,56, μ₂=1,61. Передельные холоднокатаные трубы размером 180×15×7300 мм были порезаны на две трубы-заготовки равной длины и перекатаны на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88×11500 мм по маршрутам 180×15×3650 - 140×10×6700 - 114,3×6,88×11500 мм с обжатиями по диаметру δ₃=33,3%, δ₄=31,2% и вытяжками μ₃=1,90, μ₄=1,76. По данной технологии получено 20 труб размером 114,3×6,88×11500 мм (230 м) общей массой 4,326 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,609.

По предлагаемой технологии в производство были заданы 5 центробежно-литых полых заготовок размером 460×120×2000 мм общей массой 10,121 т, которые были расточены в трубные заготовки размером 460×110×2000 мм, нагреты до температуры 1160-1180°С и прокатаны на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 210/216 в валках с калибром 295 мм и вытяжкой μ=3,77 в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×6350 мм. Передельные горячекатаные трубы перерезаны на две трубы равной длины, расточены и обточены в передельные трубы размером 273×25×3175 мм и прокатаны на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88 мм. Прокатку передельных труб размером 273×25×3175 мм на стане ХПТ 250 производили по маршрутам: 273×25×3175 - 219×20×4700 - 180×15×7300 мм с обжатиями по диаметрам δ₁=20,0%, δ₂=25,0% и вытяжками μ₁=1,56 и μ₂=1,61. Передельные холоднокатаные трубы размером 180×15×7300 мм были порезаны на две трубы-заготовки равной длины и перекатаны на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 114,3×6,88×11500 мм по маршрутам 180×15×3650 - 140×10×6700 - 114,3×6,88×11500 мм с обжатиями по диаметру δ₃=33,3 %, δ₄=31,2% и вытяжками μ₃=1,90 и μ₄=1,76. По данной технологии получено 20 труб размером 114,3×6,88×11500 мм (230 м) общей массой 4,326 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,340. Данные по производству холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ из полых слитков ЭШП размером 480×130×2000 мм (существующая технология) и центробежно-литых заготовок размером 460×120×2000 мм (предлагаемая технология) приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что при производстве насосно-компрессорных труб размером 114,3×6,88 мм по предлагаемой технологии по сравнению с технологией производства по патенту №2523398 получено снижение расходного коэффициента металла на 269 кг на каждой тонне труб.

Таким образом, из таблицы 1 видно, что при производстве труб по предлагаемому способу из центробежно-литых полых трубных заготовок с последующей прокаткой их на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в горячекатаные трубы, механической обработкой - обточкой и расточкой их в передельные трубы для последующего переката на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88×11500 мм по сравнению с существующей технологией получено снижение расхода металла на 269 кг на каждой тонне товарных труб.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88×9000-10700 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах позволит производить качественные трубы за счет теоретически обоснованного выбора размеров центробежно-литых полых заготовок, расточки их в полые трубные заготовки, выбора рациональных параметров при переделе полых трубных заготовок в передельные горячекатаные трубы, механической обработки их в передельные механически обработанные трубы и прокатки их на стане ХПТ 250 в товарные размером 114,3×6,88×11500 мм.