RU2235628C1 - Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей - Google Patents
Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235628C1 RU2235628C1 RU2003102525/02A RU2003102525A RU2235628C1 RU 2235628 C1 RU2235628 C1 RU 2235628C1 RU 2003102525/02 A RU2003102525/02 A RU 2003102525/02A RU 2003102525 A RU2003102525 A RU 2003102525A RU 2235628 C1 RU2235628 C1 RU 2235628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- low
- welded
- welding
- cooling
- welded joint
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 26
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- -1 troostite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей. Способ включает высокочастотную сварку, охлаждение полученного сварного соединения на воздухе непосредственно после сварки до температуры в интервале от (Ac1+25) до (Ac1-75)°С, последующий непосредственно после этого нагрев на 100-200°С и окончательное охлаждение на воздухе. Это позволит получить сварное соединение с прочностью, близкой к прочности исходного материала, и наиболее высокой пластичностью за счёт исключения образования дефектов структуры материала. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей. В частности изобретение может быть использовано для изготовления труб различного сечения непрерывной высокочастотной сваркой штрипса
Как известно процессы сварки, какими бы методами они не осуществлялись, всегда представляют опасность с точки зрения образования непосредственно в сварном соединении и зоне термического влияния сварки (ЗТВ) дефектов как механического, так и структурного происхождения, которые оказывают отрицательное воздействие на качество и надежность изделия в целом. Поэтому существует много методов устранения отрицательного влияния структурных, как наиболее опасных, дефектов сварки на качество сварных изделий.
Известен способ изготовления сварных изделий из высокопрочных среднелегированных сталей (25ХНЗМ) (аналог, а.с.1588786, МПК С 21D 9/50, on. БИ №32, 30.08.1990), включающий термообработку сварного соединения непосредственно после его получения. Способ включает сварку, последующее непосредственно после этого охлаждение зоны термического влияния сварки (ЗТВ) до температур в интервале Мн -200°С до образования 25-50% мартенсита, затем нагрев до температур в интервале Ac1-550°С до получения 75-100% ферритно-карбидной структуры и последующее окончательное охлаждение на воздухе.
Данный способ позволяет исключить образование холодных трещин, снизить твердость ЗТВ, повысить ударную вязкость, эксплуатационную стойкость сварного соединения вследствие обеспечения интенсивного превращения аустенита зоны ЗТВ в ферритно-карбидную смесь.
Существенным недостатком данного способа является то, что при изготовлении изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей, например марок 15Г2, 17ГС, 20 и т.п., не обеспечивается получение достаточно однородной структуры и свойств по всему сварному изделию в целом. Кроме того, реализация этого способа требует достаточно большого объема подготовительных работ, поскольку определение для каждой данной марки стали конкретных температурных режимов требует проведения специальных теплофизических и металловедческих исследований.
Таким образом данный способ довольно сложен и непригоден для получения качественных сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей, в частности изделий, обладающих достаточной прочностью при высокой пластичности в зоне сварного соединения.
Известен также способ термической обработки сварных изделий (прототип, JP №4032516, МПК C 21 D 9/08, В 23 К 13/00, В 23 К 31/00, C 21 D 9/50, oп. 1992.02.04), полученных высокочастотной сваркой, включающий термообработку сварного соединения непосредственно после его получения. Способ включает непосредственное после сварки охлаждение сварного соединения до заданной температуры выше 700°С, последующий нагрев его до другой заданной температуры, затем окончательное охлаждение до окружающей температуры.
Этот способ обеспечивает получение некоей мелкозернистой и пластичной (мягкой) структуры всего сварного соединения за счет устранения высокопрочных (закалочных) структур в нем и образования равновесных исходных структур (феррито-перлитной смеси).
Существенным недостатком способа-прототипа является следующее противоречие.
По данному способу получение мелкозернистой и пластичной структуры в сварном соединении изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей возможно только после того, как в нем произошел распад аустенита с образованием феррито-перлитной (наиболее мягкой) структуры и когда охлаждение этой образующейся структуры идет с весьма высокими скоростями (для подавления процессов ее рекристаллизации в интервале температур от Ar1 до 350°С), что противоречит теории фазовых превращений в сталях подобного класса.
На самом деле при изготовлении сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей распад аустенита должен происходить при скоростях, значительно меньших критических скоростей (в верхнем температурном интервале превращений) в 3-5 раз, и при минимальном его переохлаждении ниже Ac1, то есть при температурах не ниже 680-700°С. Это значит, что образующаяся при этом феррито-перлитная структура будет охлаждаться с еще более меньшими скоростями и пройдет практически все стадии процесса рекристаллизации и, следовательно, укрупнится до значительных размеров. Таким образом, твердость сварного соединения окажется существенно меньшей твердости исходного основного металла изделия и ощутимо снизит надежность сварного изделия в целом.
Предлагаемое изобретение устраняет указанное противоречие Задача, решаемая изобретением - получение достаточной прочности сварного изделия в целом при повышенной пластичности сварного соединения, необходимой и достаточной для достижения высокой надежности сварного изделия в работе.
Технический эффект, обеспечивающий решение задачи, - формирование в зоне сварного соединения высокопластичной и достаточно прочной структуры сорбита, то есть исключение образования дефектов структуры материала: мартенсита, бейнита и игольчатого феррита - в шве, троостита и бейнита - в зоне термического влияния. При этом прочность сварного соединения получается близкой к прочности исходного материала, а пластичность - наиболее высокой.
Результат достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей высокочастотной сваркой охлаждение полученного сварного соединения непосредственно после сварки производят на воздухе до температуры в интервале от (Ac1+25) до (Ac1-75)°С, затем непосредственно после этого осуществляют последующий нагрев, по крайней мере сварного соединения, на 100-200°С, после чего производят окончательное охлаждение на воздухе.
Предлагаемый способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей отличается от известного тем, что охлаждение сварного соединения непосредственно после сварки на воздухе проводят до температуры в интервале от (Ac1+25) до (Ac1-75)°С, затем осуществляют последующий нагрев, по крайней мере сварного соединения, на 100-200°С, а окончательное охлаждение производят на воздухе.
Технический эффект достигается новой, неизвестной из уровня техники совокупностью режимов термообработки изделий непосредственно после сварки.
Из существующего уровня техники сегодня априори не удается выбрать режимы получения сварного изделия из указанных сталей с оптимальными структурой и свойствами его сварного соединения. Структура, получаемая при изготовлении сварного изделия, зависит от очень многих параметров: от состава и состояния исходного материала, способа и режимов сварки, способов и режимов термообработки непосредственно после сварки. Режимы термообработки, в свою очередь, включают много взаимосвязанных и меняющихся во времени в процессе обработки параметров:
температуру нагрева, температуру охлаждения, скорости нагрева и охлаждения. При этом, следует также учитывать, что процессы нагрева и охлаждения при изготовлении сварных изделий производятся, как правило, на станах в условиях непрерывного движения изделия с большими скоростями.
Таким образом можно считать, что предлагаемый способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей не вытекает известным образом из существующего уровня техники.
Сущность изобретения раскрывается при рассмотрении процесса изготовления труб высокочастотной сваркой. Нагрев кромок штрипса до температуры плавления в индукторе при движении заготовки обычно со скоростями 60-100 м/мин происходит со скоростями 8000-10000°С/с. Поэтому в металле кромок непосредственно примыкающем к зоне расплава образуется аустенит очень тонкого строения (за счет малого времени на протекание процессов его рекристаллизации и высоких скоростей нагрева) Охлаждение сформировавшегося сварного соединения после сжатия кромок происходит с огромными скоростями даже на воздухе (за счет узости зоны разогрева кромок и высокой интенсивности теплоотвода в холодный металл и окружающее пространство). К моменту начала распада аустенита {в интервале от (Ас1+25) до (Ac1-75)(С} в сварном соединении текущая скорость охлаждения превышает 1500-2000°С/с, а учитывая, что для низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей критическая скорость охлаждения в верхнем температурном интервале превращения не превышает 1400°С/с, в сварном соединении образуются закалочные структуры - троостит, бейнит и даже мартенсит.
Получение вместо закалочных структур структуры сорбита требует замедления охлаждения. Нужные скорости охлаждения для указанного круга сталей вблизи 600°С составляют 300-400°С/с. Требуемое замедление охлаждения сварного соединения на этапе начала распада аустенита до значений скоростей, обеспечивающих образование вместо закалочных структур структуры сорбита, достигается подогревом (догревом) по крайней мере сварного соединения на 100-200°С в совокупности с окончательным охлаждением на воздухе.
Кроме того, подогрев подготовленного к распаду аустенита в зоне термического влияния сварки создает условия для снижения напряженности его границ к началу распада и повышения пластичности образующейся структуры. Окончательное охлаждение на воздухе - это охлаждение со скоростями, не превышающими скоростей аустенит-сорбитного превращения. В итоге в сварном соединении образуется мелкозернистая структура сорбита, не содержащая дефектов в виде мартенсита, троостита, бейнита, игольчатого феррита, что обеспечивает повышенную пластичность при достаточно высокой прочности сварного соединения.
Таким образом предлагаемые последовательность и режимы проведения операций термообработки изделия непосредственно после сварки взаимно дополняют друг друга в достижении технического эффекта.
Предлагаемый способ реализуется на известном, применяемом в промышленности оборудовании.
Реализация предлагаемого способа и достигаемый технический эффект иллюстрируются примерами конкретного применения в промышленных условиях.
Методом высокочастотной сварки на установке ВЧС3-250/0,44 изготавливались прямошовные трубы с толщиной стенки δ=1,0-4,0 мм из сталей марок: ст. 15Г2 и 20.
Процесс изготовления осуществлялся следующим образом: из непрерывно двигающейся ленты штрипса формировалась трубная заготовка, в сварочной клети в непрерывном режиме осуществлялась высокочастотная сварка, непосредственно после сварки (сжатия свариваемых кромок и образования сварного соединения) полученная труба охлаждалась на воздухе до заданной температуры, затем при помощи дополнительного индуктора температура либо области сварного соединения, либо всей трубы поднималась (труба догревалась) на 100-200°С, после чего труба охлаждалась на воздухе.
Температура охлаждения после сварки задавалась из интервала от (Ac1+25) до (Ac1-75)°С, соответственно в интервале 750-650°С. Температура измерялась, как принято, в центре сварного соединения фотопирометром с точностью 50°С. Для всех указанных сталей и толщин стенки труб были получены сходные результаты. В таблицах приведены данные, подтверждающие достижение технического эффекта на примере прямошовных сварных труб из стали марок ст. 15Г2 и ст.20. Твердость тела труб из ст.15Г2 и ст.20 НКСЭ 30-20 (HV5 290-220).
В табл.1 приведены параметры, характеризующие качество получаемого материала по структуре и твердости для труб из ст.15Г2 и ст.20, иллюстрирующие достижение технического эффекта в заявленных пределах.
В табл.2 приведены механические свойства труб из ст. 15Г2 и ст.20, изготовленных разными способами.
В таблице 1:
НКСЭ - твердость по Роквеллу при нагрузке 150 кгс
HV5 - твердость по Виккерсу при нагрузке 5 кгс
В таблице 2:
σв - прочность, МПа (временное сопротивление разрыву)
δ5 - относительное удлинение, % (при пятикратной расчетной длине образца)
δр - равномерное удлинение, % (фиксируемое по достижению максимального нагружения)
Штатный режим - режим изготовления труб без непосредственного после сварки прогрева.
Из полученных результатов очевидно, что предлагаемый способ обеспечивает получение сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей высокочастотной сваркой с достаточной прочностью и повышенной пластичностью сварного соединения, что обеспечивает их высокую надежность в работе.
Claims (1)
- Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей, включающий высокочастотную сварку, охлаждение полученного сварного соединения непосредственно после сварки на воздухе до заданной температуры, последующий непосредственно после этого нагрев и окончательное охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение сварного соединения непосредственно после сварки на воздухе проводят до температуры в интервале от (Ac1+25) до (Ac1-75)°С, последующий нагрев осуществляют, по крайней мере сварного соединения, на 100-200°С, а окончательное охлаждение производят на воздухе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003102525/02A RU2235628C1 (ru) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003102525/02A RU2235628C1 (ru) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003102525A RU2003102525A (ru) | 2004-08-27 |
| RU2235628C1 true RU2235628C1 (ru) | 2004-09-10 |
Family
ID=33433443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003102525/02A RU2235628C1 (ru) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2235628C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664347C2 (ru) * | 2013-03-14 | 2018-08-16 | Тенарис Койлд Тьюбз, ЛЛК | Высококачественный материал для гибких длинномерных труб и способ его изготовления |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1588786A1 (ru) * | 1988-01-26 | 1990-08-30 | Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Способ термической обработки сварных соединений |
| RU2016095C1 (ru) * | 1991-06-14 | 1994-07-15 | Выксунский металлургический завод | Способ термической обработки сваренных высокочастотной сваркой труб из углеродистых и низколегированных сталей |
| RU2063855C1 (ru) * | 1994-04-18 | 1996-07-20 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Способ получения изделий и полуфабрикатов из металлов и сплавов |
-
2003
- 2003-01-27 RU RU2003102525/02A patent/RU2235628C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1588786A1 (ru) * | 1988-01-26 | 1990-08-30 | Николаевский Кораблестроительный Институт Им.Адм.С.О.Макарова | Способ термической обработки сварных соединений |
| RU2016095C1 (ru) * | 1991-06-14 | 1994-07-15 | Выксунский металлургический завод | Способ термической обработки сваренных высокочастотной сваркой труб из углеродистых и низколегированных сталей |
| RU2063855C1 (ru) * | 1994-04-18 | 1996-07-20 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский институт легких сплавов" | Способ получения изделий и полуфабрикатов из металлов и сплавов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664347C2 (ru) * | 2013-03-14 | 2018-08-16 | Тенарис Койлд Тьюбз, ЛЛК | Высококачественный материал для гибких длинномерных труб и способ его изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2657518C (en) | Hot bend pipe and a process for its manufacture | |
| JP5787492B2 (ja) | 鋼管の製造方法 | |
| US7032809B1 (en) | Seam-welded metal pipe and method of making the same without seam anneal | |
| AU2012378562B2 (en) | Pearlite rail, flash butt welding method for pearlite rail, and method for manufacturing pearlite rail | |
| KR102705050B1 (ko) | 코팅된 강판을 용접하기 위한 방법 | |
| US12331369B2 (en) | Method for producing conventionally hot-rolled profiled strip products | |
| AU2021215140B2 (en) | POST-WELD HEAT TREATMENT METHOD FOR 1,300MPa-LEVEL LOW-ALLOY HEAT TREATED STEEL RAIL | |
| KR100697905B1 (ko) | 스폿 용접성 및 재질안정성이 우수한 고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법 | |
| KR20000069212A (ko) | 낮은 내력/인장 비율을 갖는 열역학적으로 조절 처리된 고강도웨더링 강철 | |
| CN117259944B (zh) | 一种异种钢轨闪光焊接头的焊后冷却方法 | |
| KR102209555B1 (ko) | 강도 편차가 적은 열연 소둔 강판, 부재 및 이들의 제조방법 | |
| US20220018008A1 (en) | Method for Producing Thermo-Mechanically Produced Hot-Rolled Strip Products | |
| US20230357877A1 (en) | Method for Producing Conventionally Hot-Rolled Strip Products | |
| CN104894492A (zh) | 一种超低温大口径wphy80级三通管件专用钢板及其制备方法 | |
| JP4306497B2 (ja) | 加工性および塗装後耐食性に優れる高強度冷延鋼板およびその製造方法 | |
| RU2235628C1 (ru) | Способ изготовления сварных изделий из низкоуглеродистых, нелегированных и малолегированных сталей | |
| JP2652539B2 (ja) | 張出し成形性及び疲労特性にすぐれる複合組織高強度冷延鋼板の製造方法 | |
| US20220010404A1 (en) | Method for Producing Thermo-Mechanically Produced Profiled Hot-Rolled Strip Products | |
| JPH0567699B2 (ru) | ||
| CN117144257A (zh) | 一种大厚度调质管件用钢及其制造方法 | |
| CN103572156A (zh) | 门加强管用高强度薄钢板的制造方法 | |
| SU1565916A1 (ru) | Сталь | |
| JPH0368927B2 (ru) | ||
| JPH10168518A (ja) | 板厚テーパ高張力鋼板の製造方法 | |
| SU1687635A1 (ru) | Способ обработки сварных соединений |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 25-2004 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080128 |