способ подготовки высокопрочных труб нефтяного сортамента с температурой 500-720°c после термообработки под нарезку резьбы
Классы МПК: | B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб |
Автор(ы): | Грехов Александр Игоревич (RU), Горожанин Павел Юрьевич (RU), Гончаров Валентин Сергеевич (RU), Лефлер Михаил Ноехович (RU), Липнягов Сергей Валерьевич (RU), Новожилов Игорь Николаевич (RU), Овчинников Дмитрий Владимирович (RU), Пономарев Николай Георгиевич (RU), Тихонцева Надежда Тахировна (RU), Трутнев Николай Владимирович (RU), Устьянцев Владимир Леонидович (RU), Ярулин Евгений Сергеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод" (ОАО "СинТЗ") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-01-30 публикация патента:
10.09.2013 |
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве высокопрочных труб нефтяного сортамента в линиях термических отделений трубопрокатных цехов способом подготовки обсадных и насосно-компрессорных труб под нарезку резьбы с температурой 500-720°С после термообработки, включающим калибрование трубы в валках многоклетьевого калибровочного стана, калибрование на заданный наружный размер с овальностью не более 0,6 мм в валках с круглым калибром без выпусков, размер которого определяют из выражения:
Dk =Dt·(1+ ·t), где
Dk - диаметр калибра, мм;
Dt - заданный наружный диаметр трубы, мм;
- коэффициент линейного расширения материала трубы, ·10 -6 град-1;
t - температура трубы, °С,
при этом размеры калибра одинаковы для каждой клети, что позволяет изготавливать трубы с овальностью не более 0,6 мм, осуществляя только одну операцию по калиброванию, снижает трудоемкость процесса и позволяет получить качественную трубу для дальнейшей нарезки резьбы.
Формула изобретения
Способ подготовки высокопрочных труб нефтяного сортамента с температурой 500-720°С после термообработки под нарезку резьбы, включающий калибрование трубы в валках многоклетьевого калибровочного стана, отличающийся тем, что калибрование трубы производят на заданный наружный диаметр Dt (мм) с овальностью не более 0,6 мм в валках с круглым калибром без выпусков, при этом размеры калибра одинаковы для каждой клети, а размер калибра Dk (мм) определяют из выражения
D k=Dt·(1+ ·t),
где - коэффициент линейного расширения материала трубы, ·10 -6 град-1;
t - температура трубы, °С.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве высокопрочных труб нефтяного сортамента в линиях термических отделений трубопрокатных цехов для подготовки обсадных и насосно-компрессорных труб под нарезку резьбы.
Известен способ подготовки концов обсадных труб под нарезку резьбы, который включает калибровку концевых участков труб в холодном состоянии на гидравлических или механических прессах. При этом труба зажимается в матрицах от осевого перемещения, а калибровка осуществляется путем обжатия конца трубы по наружному диаметру при обратном ходе кольца инструментальной головки. Длина калибруемого участка трубы 400-500 мм (Ткаченко В.А. и др. Трубы для нефтяной промышленности / Москва, Металлургия, 1986, с.109-112).
Недостатком данного способа является неудовлетворительное качество обработанной поверхности, связанное с тем, что при обратном ходе кольца калибровка осуществляется за счет съема излишков металла, выводящих размеры трубы за пределы допусков, а не равномерного распределения по периметру обрабатываемой поверхности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ прокатки бесшовных горячекатаных труб размером 426×10-12 мм под нарезку упорной резьбы «Батресс» (прототип), в котором подготовка обсадных труб указанного размера под нарезку резьбы осуществляется путем калибрования труб в холодном состоянии в калибровочном стане и на гидравлических прессах для калибровки концов труб (Патент РФ № 2303499, B21B 21/00, 04.07.2005, опубл. 10.02.2007).
Недостатком способа по прототипу является то, что после калибрования трубы в холодном состоянии, выполняемого в калибровочном стане ТПА 8-16 , валки которого имеют овальные калибры с эксцентриситетом, убывающим к последней клети до нуля, труба имеет размеры по наружному диаметру, превышающие размеры под нарезку резьбы и искаженный профиль поперечного сечения. Поэтому для получения требуемых размеров по наружному диаметру и круглого профиля, обеспечивающих при нарезке получение качественной резьбы, дополнительно выполняют калибровку концов труб на гидравлических прессах.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в изготовлении трубы с овальностью не более 0,6 мм, осуществляя только одну операцию по калиброванию, что снижает трудоемкость процесса и позволяет получить качественную трубу для дальнейшей нарезки резьбы, в том числе «Батресс», «ТМК FMT», TMK «GF», TMK «CS» и других видов резьб.
Решение технической задачи достигается тем, что в способе подготовки высокопрочных труб нефтяного сортамента с температурой 500-720°C после термообработки под нарезку резьбы, включающем калибрование трубы в валках многоклетьевого калибровочного стана, калибрование производят на заданный наружный размер с овальностью не более 0,6 мм в валках с круглым калибром без выпусков, размер которого определяют из выражения:
Dk=Dt·(1+ ·t), где
Dk - диаметр калибра, мм;
Dt - заданный наружный диаметр трубы, мм;
- коэффициент линейного расширения материала трубы, 10 -6 град-1;
t - температура трубы, °C,
при этом размеры калибра одинаковы для каждой клети.
Способ реализуется следующим образом.
Горячая прокатка позволяет трубу, размеры которой по наружному диаметру соответствуют требованиям нормативно-технической документации и обеспечивают заданные параметры резьбы при последующей нарезке. Однако выполнение операций термообработки для получения высокопрочных труб нефтяного сортамента в линиях термических отделений приводит к появлению овальности наружного диаметра трубы 0,9-0,12 мм и искажению ее круглого сечения в результате структурных превращений в металле. В связи с этим для получения в дальнейшем качественной резьбы проводят операцию восстановления требуемых геометрических размеров методом калибрования трубы в многоклетьевом калибровочном стане без ее охлаждения с температурой 500-750°C сразу после ее термообработки.
Многоклетьевой стан состоит из 4-5 двух- или трехвалковых клетей с индивидуальным приводом валков, расположенных последовательно одна за другой и развернутых на угол 90-180° относительно друг друга, чем достигается перекрытие зазоров между валками. Валки стана имеют круглые калибры без выпусков. Размер калибра принимают равным заданному наружному диаметру трубы с учетом термического расширения:
Dk=Dt ·(1+ ·t), где
Dk - диаметр калибра, мм;
Dt - заданный наружный диаметр трубы, мм;
- коэффициент линейного расширения материала трубы, 10 -6 град-1;
t - температура трубы, °C,
при этом размеры калибра одинаковы для каждой клети.
В калибре первой клети производят наиболее значительное формоизменение поперечного сечения трубы, имеющей овальное сечение. При этом происходит уменьшение размеров овального сечения по большой оси с соответствующим увеличением размеров овального сечения по меньшей оси. По мере прохождения трубы по клетям происходит перераспределение металла в поперечном сечении калибра с минимальной неравномерностью и приобретением трубой круглой формы, за счет деформации, обусловленной остаточной пластичностью материала трубы при температуре 500-750°С.
Круглая форма калибра без выпусков и определение размера калибра с учетом термического расширения способствует прокатке трубы без уширения деформируемого металла, а одинаковые размеры калибров для каждой клети калибровочного стана создают благоприятные условия для устранения овализации трубы и искажения профиля поперечного сечения. Достигнутая при этом точность наружного диаметра трубы с овальностью 0,1-0,6 мм без использования калибровочных гидравлических прессов позволяет получить на трубах в холодном состоянии резьбы в соответствии с требованиями стандартов API, ГОСТ 632-80, ГОСТ 633-80, ГОСТ 53366-09 с выходом годного 95-98%.
Заявленное техническое решение опробовано в промышленных условиях при производстве бесшовных обсадных труб размером 168,28*8,94 мм марка стали 32Г2 группа прочности L 80 тип 1 со следующими результатами:
Заданный наружный диаметр труб, мм 168,28
Размер наружного диаметра труб перед термообработкой, мм 168,28
Температура труб после термообработки
Перед калиброванием, °С 640
Коэффициент линейного расширения материала трубы, ·10-6 град -1; 14,2
Диаметр калибра валков калибровочного стана, мм
Dk=168,28·(1+14,2·10 -6·640)=169,8
Размер наружного диаметра труб после калибрования, мм 168,28
Овальность наружного диаметра труб после калибрования, мм 0,05-0,56.
Трубы прияты и признаны пригодными под нарезку резьбового соединения «ТМК CS» для изготовления внешних несущих труб теплоизолированных насосно-компрессорных труб ТЛТ.
Класс B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб