чугунная горячедеформированная бесшовная труба

Формула изобретения

1. Чугунная горячедеформированная бесшовная труба, отличающаяся тем, что отношение толщины стенки трубы к ее наружному диаметру составляет 0,01-0,35, а отношение наружного диаметра трубы к ее длине 0,002-0,380.

2. Чугунная труба по п.1, отличающаяся тем, что труба выполнена из высокопрочного чугуна.

3. Чугунная труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что наряду с другими элементами содержит по массе 2,1-3,8% углерода; 1,0-3,5% кремния; 0,05-0,80% марганца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, точнее к технологии деформационно-термической обработки железоуглеродистых сплавов и может быть использовано при производстве бесшовных чугунных труб. Такие трубы могут использоваться в водо-, газо-, нефтепроводах, в том числе сварных, а также в котлах, теплотрассах и в других областях промышленности.

Наиболее близкой к заявляемой является чугунная горячедеформированная бесшовная труба, описанная в патенте РФ №2137564, 20.09.99 г., Бюл. №26.

Недостатком известной трубы является ее низкое качество и невысокая стойкость, что вызвано отсутствием регламентации отношения толщины стенки трубы к ее наружному диаметру и отношения наружного диаметра к ее длине.

Чугунные трубы превосходят стальные по коррозионной стойкости, усталостной прочности и стойкости при низких температурах, однако их механическая прочность сопоставима с прочностью стальных лишь при их высоком качестве. Литые чугунные бесшовные трубы во многом не отвечают высоким требованиям, предъявляемым к сварным чугунным трубопроводам. Из-за ликвации в таких трубах имеется высокая концентрация примесей, особенно на внутренней поверхности, что резко снижает качество сварного соединения таких труб. Чугунные горячедеформированные бесшовные трубы лишены отмеченных недостатков, т.к. они получены из массивной отливки, где примеси скапливаются в верхней части отливки с последующим их удалением. При соблюдении заявленных соотношений размеров чугунной горячедеформированной бесшовной трубы, она имеет высокое качество и может использоваться, в частности, в сварных трубопроводах, котлах и других конструкциях.

Технический результат - повышение качества чугунных горячедеформированных бесшовных труб, увеличение их стойкости, а также расширение технических возможностей труб за счет использования их в сварных трубопроводах и конструкциях.

Указанный технический результат достигается тем, что в чугунной бесшовной горячедеформированной трубе отношение толщины стенки к ее наружному диаметру составляет 0,01-0,35, а отношение наружного диаметра трубы к ее длине 0,002-0,380.

Дополнительного повышения стойкости и качества чугунных горячедеформированных бесшовных труб удается получить, если труба выполнена из высокопрочного чугуна, причем наряду с другими элементами содержит по массе: 2,1-3,8% углерода, 1,0-3,5% кремния, 0,05-0,80% марганца.

Установлено, что при отношении толщины чугунной горячедеформированной бесшовной трубы к ее наружному диаметру менее 0,01 и отношении наружного диаметра трубы к ее длине менее 0,002 получается длинная труба с малой толщиной стенки и небольшим сопротивлением (вдоль оси) надрывам, возникающим в процессе изготовления, термической обработки, эксплуатации и т.д. Такие трубы имеют повышенный изгиб, небольшую устойчивость, в местах изгиба возможно образование трещин. Кроме того, в процессе транспортировки и монтажа таких труб в них образуются трещины, т.к. пластичность чугуна значительно ниже пластичности аналогичных стальных тонкостенных труб, а геометрия таких труб не отличается стабильностью (по овальности, прямолинейности), что резко затрудняет сборку на монтаже. Из-за малой толщины стенки такие чугунные горячедеформированные бесшовные трубы быстро выходят из строя в процессе их эксплуатации. При отношении толщины стенки трубы к ее наружному диаметру более 0,35 и отношении диаметра трубы к ее длине более 0,380 дальнейшего повышения качества и стойкости труб добиться не удается, т.к. это уже получаются короткие и толстостенные трубы, при этом резко растет материалоемкость трубы. Такие короткие трубные отрезки экономически целесообразнее изготавливать путем отливки в форму.

Дополнительное повышение стойкости труб наблюдается в случае, если чугунная горячедеформированная бесшовная труба получена экструдированием или поперечно-винтовой прокаткой, а также если труба выполнена из высокопрочного чугуна (с шаровидным и/или вермикулярным графитом), причем наряду с другими элементами чугун содержит по массе: 2,1-3,8% углерода, 1,0-3,5% кремния, 0,05-0,80% марганца.

На чертеже изображена чугунная бесшовная труба, где D - наружный диаметр, h - толщина стенки трубы, L - длина трубы.

Пример выполнения трубы. Бесшовная труба получена экструдированием при температуре 920°С и выполнена из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ), содержащего по массе: 3,2% углерода; 2,3% кремния; 0,5% марганца; 0,02% магния; 0,1% РЗМ; остальное железо. Наружный диаметр трубы 140 мм, толщина стенки 7 мм, длина трубы 2 м.

Технико-экономическое преимущество заявленной трубы заключается в повышении стойкости трубопроводов, уменьшении их аварийности, тем самым улучшении экологической обстановки, снижении затрат на ремонт водо-, газо-, нефтепроводов, теплотрасс и других конструкций.