Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 88,9х6,45 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 88,9×6,45 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах.

В трубной промышленности известен способ производства горячекатаных передельных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов на установках с пилигримовыми станами, включающий сверловку слитков ЭШП на диаметр 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, экспандирование в полые заготовки с вытяжкой μ=1,2-1,8 без подъема по диаметру, обтачивание и растачивание до удаления ковочных дефектов, нагрев до температуры пластичности и прокатку на пилигримовых станах с вытяжкой μ≤5,0 или экспандирование сверленых слитков ЭШП в полые заготовки с вытяжкой μ=0,9-1,5 с подъемом по диаметру от 1,05 до 1,4% и прокатку на пилигримовых станах с вытяжкой μ≤5,5 (Патент РФ №2242302 от 20.12.2004, кл. В21В 21/04, бюл. №35).

Недостатком данного способа является использование в качестве передельных заготовок сверленых слитков 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 88,9×6,45×9000-10700 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах, включающий выплавку электрошлаковым переплавом полых слитков размером 470×110×2700 мм или 430×105×2700 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 290×35×9000 мм или 260×30×11100 мм, порезку труб на две трубы равной длины, расточку и обточку передельных горячекатаных труб в передельные трубные заготовки размером 273×25×4500 мм или 245×16×5550 мм и прокатку на стане ХПТ в товарные насоснокомпрессорные трубы размером 88,9×6,45×9000-10700 мм, причем прокатку на стане ХПТ передельных трубных заготовок размером 273×25×4500 мм осуществляют по маршрутам: 273×25 - 219×21 - 180×17 - 140×13 - 114×9 - 88,9×6,45 с относительными обжатиями по стенке δ₁=16,0%, δ₂=19,1%, δ₃=23,5%, δ₄=30,8% и δ₅=28,3%, а передельных трубных заготовок размером 245x16x5550 мм производят по маршрутам: 245×16 - 219×13 - 168×10 - 140×8 - 88,9×6,45 мм с относительными обжатиями по стенке δ₁=18,8%, δ₂=23,1%, δ₃=20,0%, δ₄=19,4%, посад полых слитков-заготовок ЭШП размером 460×100×2700 и 420×95×2700 мм садят в один ряд на колосники методических печей при температуре 750-800°C, нагрев в течение 1,0-1,5 часов до температуры 450-500°C, а затем равномерный нагрев до температуры 1180-1200°C со скоростью 2,2-2,4°C в минуту с равномерной кантовкой с 22 по 8 окно через 20-22 минуты на угол, соответственно, ≈290-300° и 320-330°, выдержку при температуре 1180-1200°С в течение 0,45-1,0 часа 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, продувку полых слитков-заготовок сжатым воздухом и подачу смазки в виде смеси графита с поваренной солью массой ≈1,0-1,5 кг вовнутрь слитков-заготовок и передачу их краном на приемную тележку пилигримового стана, прокатку передельных горячекатаных труб размером 290×35×9500 и 260×30×10600 мм на пилигримовом стане в валках с калибрами 306 и 280 мм с подачами полых слитков-заготовок в очаг деформации соответственно m=20-22 и m=18-20 мм и вытяжками μ=3,93, μ=4,39 (патент РФ №2527578, кл. B21B 21/00, 10.09.2014, бюл. №25).

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 на товарные насосно-компрес-сорные трубы. К недостаткам также следует отнести то, что при расточке и обточке полых слитков ЭШП размером 470×110×2700 и 430×105×2700 мм в слитки-заготовки размером 460×100×2700 и 420×95×2700 на наружной и внутренней поверхностях слитков-заготовок остаются невыведенные дефекты литейного происхождения, которые при прокатке на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы приводят к рванинам, что, в свою очередь, приводит к увеличению припуска на расточку и обточку горячекатаных труб в передельные трубные заготовки, а в некоторых случаях и к браку передельных горячекатаных 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 88,9×6,45 мм.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 88,9×6,45 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш, включающем выплавку центробежно-литых полых заготовок размером 440×100×2300±50 мм, расточку и обточку в полые механически обработанные заготовки размером 430×85×2300±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1200°С, прокатывают на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером 260×30×9000-9400 мм, а затем разрезают на две трубы-заготовки равной длины, растачивают и обтачивают в передельные трубы размером 245×16×4500-4700 мм и прокатывают на стане ХПТ по маршрутам: 245×16×4500-4700 - 219×13×5900-6200 - 168×10×9800-10200 - 140×8×14450-15050 мм, трубы размером 140×8×14450-15050 мм разрезают на три равные части и прокатывают на стане ХПТ в товарные трубы размером 88,9×6,45×9350-9750 мм с относительными обжатиями по стенке δ₁=18,8%, δ₂=23,1%, δ₃=20,0%, δ₄=25,8% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,37, μ₂=1,70, μ₃=1,50, μ₄=1,99. Передельные горячекатаные трубы размером 260×30×9000-9400 мм производят на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 200/206 мм в валках с калибром 280 мм, с подачей m полых механически обработанных заготовок в очаг деформации 19-21 мм и коэффициентом вытяжки μ=4,17. При этом смысловое значение признаков, характеризующих диаметр конусных дорнов 200/206 мм следует понимать как первый из указанных значений диаметра, относится к переднему участку дорна, а второй - диаметр его заднего участка.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что трубы производят из центробежно-литых полых заготовок размером 440×100×2300±50 мм, которые растачивают и обтачивают в полые механически обработанные заготовки размером 430×85×2300±50 мм, нагревают до температуры 1180-1200°С, прокатывают на пилигримовом стане в передельные заготовки равной длины, растачивают и обтачивают в передельные трубы размером 245×16×4500-4700 мм, прокатывают на стане ХПТ по маршрутам: 245×16×4500-4700 - 219×13×5900-6200 - 168×10×9800-10200 - 140×8×14450-15050 мм, трубы размером 140×8×14450-15050 мм разрезают на три трубы равной длины и прокатывают на стане ХПТ в товарные трубы размером 88,9×6,45×9350-9750 мм с относительными обжатиями по стенке δ₁=18,8%, δ₂=23,1%, δ₃=20,0%, δ₄=25,8% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,37, μ₂=1,70, μ₃=1,50, μ₄=1,99, передельные горячекатаные трубы размером 260×30×9000-9400 мм производят на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 200/206 мм в валках с калибром 280 мм, с подачей m в очаг деформации 19-21 мм и коэффициентом вытяжки μ=4,17. 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 ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами и стане ХПТ 250 ПАО «Челябинский трубопрокатный завод». По предлагаемой технологии в производство были заданы 5 центробежно-литых заготовок размером 440×100×2300 мм общей массой 9,699 т, которые были расточены и обточены в слитки-заготовки размером 430×85×2300 мм. Слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1180-1200°С. Вовнутрь слитков-заготовок задавали смазку в виде смеси поваренной соли и графита (50/50) массой ≈ 1000-1200 грамм. Слитки-заготовки мостовым краном подавались на входную сторону пилигримового стана и прокатывались в передельные горячекатаные трубы размером 260×30×9200 мм в валках с калибром 280 мм, с подачами m полых центробежно-литых заготовок в очаг деформации 19-21 мм и вытяжкой μ=4,17. Горячекатаные трубы разрезали на две трубы-заготовки равной длины, растачивали и обтачивали в передельные трубы размером 245×16×4600 мм. Передельные механически обработанные трубы размером 245×16×4600 мм в количестве 10 штук были переданы в цех №5 и прокатаны на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 88,9×6,45 мм по маршрутам: 245×16×4600 - 219×13×6050 - 168×10×10000 - 140×8×14750 мм. Трубы размером 140×8×14750 мм были порезаны на три равные части и перекатаны на стане ХПТ 250 в трубы размером 88,9×6,45×9950 мм с относительными обжатиями по стенке δ₁=18,8%, δ₂=23,1%, δ₃=20,0%, δ₄=25,8% и вытяжками μ₁=1,37, μ₂=1,70, μ₃=1,50, μ₄=1,99.

Из десяти передельных труб размером 245×16×4600 мм на стане ХПТ 250 прокатано 30 насосно-компрессорных труб размером 88,9×6,45×9550 мм (288 м) общей массой 4,874 т. Суммарный расходный коэффициент металла по насосно-компрессорным трубам данной партии составил 2,504. По существующей технологии (патент №2527578) в производство было задано 5 полых слитков ЭШП размером 450×105×2300 мм общей массой 9,735 т, которые были расточены и обточены в полые слитки-заготовки размером 430×85×2300 мм. Полые слитки-заготовки ЭШП были нагреты в методической печи до температуры пластичности и прокатаны в передельные горячекатаные трубы размером 260×30×8400 мм, которые были порезаны на две равные части, расточены и обточены в передельные горячекатаные заготовки размером 245×16×4200 мм. Десять передельных горячекатаных заготовок размером 245×16×4200 мм были перекатаны в цехе №5 на стане ХПТ 250 в товарные трубы по маршрутам: 245×16×4200 - 219×13×5500 - 168×10×9100 - 140×8×13400 мм. Трубы размером 140×8×13400 мм были порезаны на три равные части и перекатаны в товарные трубы размером 88,9×6,45×8650 мм. Из 10 передельных горячекатаных механически обработанных заготовок размером 245×16×4200 мм в цехе №5 получены 30 товарных труб размером 88,9×6,45×8650 мм (259,5 м) общей массой 3,490 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,789. Данные по производству труб размером 88,9×6,45 мм из сплава ХН30МДБ-Ш из полых слитков-заготовок ЭШП размером 450×105×2300 мм (существующая технология) и центробежно-литых заготовок размером 440×100×2300 мм (предлагаемая технология) приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при производстве бесшовных холоднодеформированных труб размером 88,9×6,45 мм по предлагаемой технологии получено снижение расходного коэффициента металла на 285 кг на каждой тонне труб при сравнении при использовании в качестве передельных заготовок слитков ЭШП размером 450×105×2300 мм.

Таким образом, при производстве труб по предлагаемому способу из центробежно-литых заготовок размером 440×100×2300 мм с механической обработкой их в заготовки размером 430×85×2300 мм и прокаткой на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в горячекатаные трубы и механической обработкой - обточкой и расточкой их в передельные трубы для последующего переката на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 88,9×6,45×9550 мм, по сравнению с существующей технологией, получено снижение расхода металла на 285 кг на тонну товарных насосно-компрессорных труб.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 88,9×6,45 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах позволит производить качественные насосно-компрессорные трубы за счет теоретически обоснованного выбора размеров центробежно-литых полых заготовок, обточки и расточки их в полые механически обработанные заготовки, выбора рациональных параметров при переделе полых механически обработанных заготовок в передельные горячекатаные трубы и последующего передела их на стане ХПТ 250 в товарные трубы.