книги из ГПНТБ / Биметаллические трубы
..pdfБИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
ТРУБЫ
\
М о с к в а
«МЕТАЛЛУРГИЯ
1 9 7 4
УДК 621.774.5
М.И. ЧЕПУРКО, В. Я. ОСТРЕНКО, Е. А. РЕЗНИКОВ,
А.М. БУЙНОВСКИЙ, Р. П. дидык
УДК 621.774.5 |
|
Ч е п у р к о М. |
И., О с т р е н к о |
В. |
Я., |
Биметаллические трубы. |
|||||
Р е з н и к о в Е. |
А., |
Б у й н о в с к и й |
А. М., Д и д ы к |
Р. |
П. |
М., «Металлургия», |
1974. 224 с. |
|
|
|
|
Рассмотрены способы производства биметаллических труб, осве щена целесообразность их применения. Приведены результаты экс периментальных и технологических исследований основных процессов пластической деформации труб из разнородных металлов в горячем и холодном состояниях, после термодиффузионной обработки, а также сварки взрывом. Описаны методики определения некоторых пара метров процессов получения биметаллических труб, приведены мате риалы по исследованию качества труб из разных сочетаний металлов, показана технико-экономическая целесообразность производства и применения биметаллических труб в народном хозяйстве.
Книга рассчитана на работников научно-исследовательских и про ектных организаций, конструкторских бюро и инженерно-технический персонал промышленных предприятий, производящих, и потребляющих биметаллические трубы. Может быть полезна студентам вузов и тех никумов, специализирующимся в области обработки металлов давле нием, создания материалов, обладающих антикоррозионными и дру гими специальными свойствами. Ил. 109. Табл. 36. Список лит.: 69 назв.
і
Л
© Издательство «Металлургия», 1974.
ОГЛАВЛЕНИЕ
»
Предисловие |
............................................................... |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
Г л а в а |
I |
|
|
||
|
Производство |
и применение |
|
|
|||
|
биметаллических труб |
|
7 |
||||
Виды труб и требования |
к н и м |
................................ |
|
7 |
|||
Области применения................................................... |
|
|
|
|
12 |
||
Способы производства ............................................... |
|
|
|
|
13 |
||
|
|
Г л а в а |
II |
|
|
||
Заготовки |
для |
биметаллических труб |
|
19 |
|||
Виды заготовок и требования к н и м ........................ |
|
19 |
|||||
Методика определения размеров исходных труб, |
20 |
||||||
двухслойных заготовок и передельных труб. . . |
|
||||||
Унификация |
размеров заготовок............................ |
|
26 |
||||
Изготовление |
исходных |
тр у б ................................... |
|
|
38 |
||
Подготовка контактных |
поверхностей.................... |
|
43 |
||||
Изготовление |
двухслойных |
и |
биметаллических |
47 |
|||
заго то в о к ....................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
III |
|
|
||
Основные технологические процессы |
|
|
|||||
изготовления |
биметаллических труб |
|
59 |
||||
Соединение слоев при производстве биметалличе |
59 |
||||||
ских т р у б ........................................... |
|
|
|
|
|
|
|
Изготовление биметаллических труб горячей де |
66 |
||||||
формацией ................................................................... |
|
|
|
|
|
. . |
|
Калибровка технологического инструмента |
67 |
||||||
Нагрев заготовок ............................................... |
|
|
|
|
69 |
||
Технологические смазки |
................................... |
биметаллических |
79 |
||||
Прессование и |
прокатка |
82 |
|||||
труб ....................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
Изготовление биметаллических труб холодной де |
98 |
||||||
формацией ................................................................... |
прокатка биметаллическихтруб . |
. |
|||||
Холодная |
101 |
||||||
Волочение биметаллических |
тр у б .................... |
112 |
107 |
||||
Отделка готовых т р у б |
................ |
|
|
||||
Изготовление |
биметаллических труб термодиффу |
113 |
|||||
зионной сваркой ....................................................... |
|
|
|
|
|
||
1* |
3 |
Изготовление труб из заготовок с <хн > |
а в . . |
115 |
||||
Изготовление труб из заготовок с <хн < |
а в . . |
122 |
||||
Исследование |
процесса термодиффузионной |
128 |
||||
сварки ................................................................... |
|
|
|
|
||
Изготовление биметаллических труб сваркой взры |
136 |
|||||
вом .......................................................................... |
|
|
|
|
. . |
|
Технологические схемы сварки взрывом . . . |
138 |
|||||
Выбор типа взрывчатых веществ (в. в.) и инерт |
141 |
|||||
ного заполнителя .................................................. |
|
|
|
|||
|
|
Г л а в а |
IV |
|
|
|
|
Деформационные и энергосиловые условия |
|
||||
|
получения |
биметаллических труб |
146 |
|||
Условия |
горячего |
деформирования........................ |
|
146 |
||
Скорости истечения и деформации и усилия |
146 |
|||||
при |
прессовании |
............................................... |
|
|
||
Энергосиловые параметры прокатки на не |
162 |
|||||
прерывных и пилигримовых станах |
. . . . |
|||||
Условия термодиффузионной сварки и холодного |
164 |
|||||
деформирования ........................................................... |
|
|
|
|
||
Условия сварки взрывом ....................................... |
|
|
184 |
|||
Процессы соударения контактных поверхностей |
184 |
|||||
Приближенный |
расчет осесимметричных дви |
|
||||
жений стенки трубы при деформации взры |
189 |
|||||
вом |
.......................................................................... |
|
|
оценки осесимме |
||
Методы экспериментальной |
|
|||||
тричных движений стенки трубы при дефор |
197 |
|||||
мации взрывом |
................................................... |
|
|
|
||
Послойные деформации при разных способах из |
202 |
|||||
готовления биметаллическихтруб |
.......................... |
|
||||
Послойные деформации при прессовании и горя |
202 |
|||||
чей прокатке |
................... |
|
|
|
||
Послойные деформации при холодной про |
207 |
|||||
катке и волочении |
. *....................................... |
|
|
|||
|
|
|
Г л а в а |
V |
|
|
Технико-экономические показатели производства |
|
|||||
|
и применениябиметаллических труб |
212 |
||||
Сравнение себестоимости биметаллических и моно |
213 |
|||||
металлических т р у б ................................................... |
|
|
|
|||
Оценка различных способов изготовления биметал |
215 |
|||||
лических труб ........................................................... |
|
|
|
|
||
Эффективность применения биметаллических труб . |
216 |
|||||
Список литературы....................................................... |
|
|
|
222 |
||
ПРЕДИСЛОВИЕ
Директивами XXIV съезда КПСС по пяти летнему плану развития народного хозяйства
СССР на 1971— 1975 годы предусмотрено даль нейшее значительное развитие и совершенство вание технологических процессов в нефтяной и химической промышленности, атомной энерге тике, авиастроении, автотракторной промыш ленности, судостроении и других ведущих от раслях народного хозяйства.
Для создания новых машин и аппаратов, интенсификации технологических процессов не обходимы трубы с повышенными антикоррозион ными, прочностными и другими эксплуатацион ными свойствами. Получить заданные свойства на монометаллах часто не представляется воз можным. Обеспечить необходимые свойства можно, применив двухили многослойные ме таллы, например биметаллы.
Эффективно применение биметаллических труб, которые сочетают свойства основного ме талла со специфическими свойствами плакиру ющего металла, толщина слоя которого может составлять от 5 до 50% суммарной толщины стенки.
В настоящее время трубная промышленность страны изготовляет биметаллические трубы раз личных композиций (углеродистая сталь—не ржавеющая сталь, углеродистая или низколеги рованная сталь — медь и др.), широко приме няемые в судостроении, химическом машино строении, энергетике.
Производство таких труб во многом зависит от уровня теоретических и технологических раз работок их изготовления. Необходимо углубле ние знаний о процессах совместной пластической деформации разнородных металлов и природе их соединения в биметалл, исследование осо бенностей кинематических и энергосиловых па раметров деформирования биметаллов, изыска ние наиболее эффективных технологий получе ния биметаллических труб широкого сортамента по размерам и сочетаниям металлов.
Впредставленной монографии освещены результаты исследований, выполненных авто рами, а также обобщен отечественный и зару бежный опыт по производству биметаллических труб.
Вразработке отдельных этапов технологии принимали участие: В. С. Сморщок, Г. А. Легавец, О. П. Дробич, А. Д. Лючков, А. И. Тяжельников, В. П. Коновалов, И. С. Стефанский, Я. А. Сосницкий, которым авторы выра жают искреннюю благодарность.
Научное редактирование книги проведено проф. В. Я. Остренко.
Г л а в а I
ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ
ВИДЫ ТРУБ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
В настоящее время в мировой практике известна технология из готовления более 200 биметаллов. В нашей стране получают более 50 видов биметаллов. Многие из них достаточно широко используют в промышленности: трубы из углеродистой или легированной стали, плакированные медью, никелем, титаном, алюминием, нержаве ющей сталью и различными сплавами. Для работы в особо ответ ственных условиях применяют биметаллы, основным слоем которых являются нержавеющие или жаропрочные сплавы, ниобий, тантал, молибден и другие тугоплавкие металлы.
Сортамент биметаллических труб по размерам весьма широк: по наружному диаметру от 2 до 1220 мм, по толщине стенки от 0,2 до 50 мм, по толщине плакирующего слоя от 5 до 50% суммарной толщины стенки.
Общее представление о производстве биметаллических труб
вСССР и за рубежом дают табл. 1 и 2.
ВСССР наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности нашли биметаллические трубы из сталей 10 и 20, плакированных медью МЗр. Эти трубы выпускают по ГОСТ 10192—62.
Требования к биметаллическим трубам определяются условиями . их эксплуатации. Биметаллические трубы должны удовлетворять техническим условиям по точности размеров и качеству поверхности, иметь заданные размеры слоев, прочную связь между ними при сохранении индивидуальных химических и физических свойств со четаемых металлов, выдерживать без расслоения и разрушения тех нологические испытания, в том числе на разрыв, срез, сжатие,
изгиб, сплющивание, отбортовку, раздачу, периодичность нагрева
иохлаждения и пр.
Втабл. 3 приведены механические свойства биметаллических труб в зависимости от свойств составляющих их монометаллическ- х труб (по ГОСТ 10192—62 и техническим условиям).
Биметаллические трубы могут поставляться как с травленой, так и со шлифованной или электрополированной поверхностью. Качество наружной поверхности труб контролируется невооружен ным глазом, внутренняя поверхность осматривается с помощью
перископа.
7
|
I |
Производство биметаллических |
труб в СССР |
|
Материал |
|
Размеры труб, |
мм |
|
|
|
|
суммар |
толщина |
|
ОСНОВНОГО слоя |
|
|
ная |
||
плакирующего слоя |
диаметр |
плакирую |
|||
(сталь или сплав) |
толщина |
||||
|
|
|
стенки |
щего слоя |
10 |
или 20 |
Медь марганцовистая |
6—57 |
1,5—6 |
0,4 -1,4 |
10 |
или 20 |
МЗр |
6—273 |
1,5-10 |
0,4 -1,4 |
35 |
|
Медь марганцовистая |
28—40 |
2 ,5 -4 |
0,5—1 |
12ХНЗА |
МЗр |
6 -5 8 |
1,5—8 |
0,6—1,1 |
|
ЭИ428 |
Медь марганцовистая |
25—61 |
2,5—4,5 |
0,5—1,1 |
|
ЭИ695Р |
МЗр |
32 |
9,5 |
2 |
|
0Х18Н10Т |
МЗр |
17—142 |
1 —16 |
0,2—1,5 |
|
10 или 20 |
Л62 |
33 -45 . |
3—4 |
0,5—1 |
|
10 или 20 |
Бр 0Ф7-0.2 |
33—51 |
3—4,5 |
0,5—1 |
|
10 |
|
НЗ |
22—66 |
2—6 |
0,5—1 |
10 |
|
МЗр |
40—133 |
4—7 |
1,0-1,5 |
10 |
или 20 |
0Х18Н10Т |
6—550 |
1—25 |
0,5—10 |
12МХ |
0Х18Н10Т |
18—60 |
25—8 |
0,5—2 |
|
ЭИ847 |
Армко-железо |
9—25 |
0,21—1 |
0,07— |
|
|
|
|
|
|
0,15 |
ЭИ437Б |
» |
4—12 |
0,3—1,5 |
0,05— |
|
ХН60ВТ или |
» |
|
|
0,2 |
|
4—12 |
0,3—1,5 |
0,05— |
|||
ХН28ВМАБ |
|
|
|
0,2 |
|
ЭИ847 |
ЭИ852 |
9—20 |
0,2—1 |
0,07— |
|
ЭП230 |
0X13 |
12—25 |
0,2—2,5 |
0,15 |
|
0,03— |
|||||
|
|
|
|
|
0,5 |
Допускаемые отклонения, мм |
|
|||
■\г |
|
по толщине |
Расположение |
|
по |
по толщине |
плаки рующего |
||
плакирую |
слоя |
|||
диаметру |
стенки |
|||
щего слоя |
|
|||
|
|
|
||
V(± 0,3)+ +(±0,5)
(±0,3) +
+(±2,5)
Г
(± 0,3)+ +(±0,4)
ч (± 0,3)+
Г
+(±0,4)
(± 0,4)+ +(±0,5)
1 + 0,2
9-
(± 0,3)+ + (± 1 )
±0,3
1 ( ±0,3
(±0,3) +
*+(±0,5)
(± 0,3)+ +(±1,5) (± 0,3)+
+(± 5 )
■%
(± 0,2)+ +(±0,5)
(±0,04)+ + (± 0,7)
(±0,04)+
+ (± 0,05)
*(±0,03)+
+(±0,05)
(±0,04)+
+(±0,07)
(±0,05)+
+(±0,3)
(± 8 )+ +(±Ю % )
(± 8 )+ + (± 10%)
(±0,25)+
+(±0,5)
± 10%
±10%
±8%
±10%
± 10%
±0,30
(±0,2) + +(±0,5)
(± 0,3)+ +(±0,8) (± 0,2)+
+ ( ± 2 )
(± 0,2)+ +(±0,8)
(±0,04)+
+(±0,05)
(±0,04)+
+(±0,05)
(±0,03)+
+(±0,1)
(±0,03)+
+ (± 1 ) (±0,05)+
+(±0,2)
(± 0,3)+ |
Внутри |
+(±0,5) |
|
(± 0,3)+ |
» |
+(±0,5) |
|
(±0,2) + |
» |
+(±0,5) |
» |
±0,3 |
|
(± 0,3)+ |
» |
+(±0,5) |
» |
±0,2 |
|
(±0,05)+ |
Внутри |
+ (± 0,4) |
или |
|
снаружи |
(±0,1) + |
Внутри |
+(±0,3) |
|
±0,15 |
» |
±0,2 |
» |
(± 0,2)+ |
Снаружи |
+(±0,5) |
Внутри |
(±0,2) + |
|
+ (± 1 ) |
или |
|
снаружи |
(± 0,2)+ |
Внутри |
+ (± 0,4) |
или |
|
снаружи |
±0,03 |
То же |
±0,03 |
» |
(±0,02)+ |
» |
+(±0,5) |
|
(±0,03)+ |
Внутри |
+(±0,05) |
» |
(±0,03)+ |
|
+(±0,2) |
|
Т а б л и ц а 1
Технологическая схема производства
Прокатка на непрерывном стане или прессование — хо лодный передел Прокатка на непрерывном
или пилигримовом стане либо термодиффузионная сварка— холодный передел Прессование — холодный пе редел Прокатка на непрерывном
стане или термодиффузион ная сварка — холодный пере
дел Прокатка на непрерывном
стане — холодный передел Сварка взрывом Прессование или сварка взры вом — холодный передел
Прессование — холодный пе редел Прессование или термодиф
фузионная сварка — холод ный передел Прессование или прокатка на
непрерывном стане —• холод ный передел Прессование — холодный пе редел
Прессование — холодный пе редел либо центробежное литье ■— горячий и холодный передел Прессование — холодный пе редел
Термодиффузионная сварка— холодный передел или прес сование — холодный передел То же
»
Термодиффузионная сварка— холодный передел Прессование — холодный пе редел
8 |
9 |
<N
я
af
я
ч
ю
Я
Н
Производство биметаллических труб за рубежом
а о
в; >>
4 а шн
НX
го * 5 03
А о
« в
О у
и й>
о \ 0
с
и
«з 2 В a >>t-
к а. и
^ 53п
с; а О
о 2 аЗ
,л
о. a *
л к а a 35 « S'* s a ^
>» |
о u |
о |
н |
H 4)
<0
я
CI
2
>*
а
о
a <J
о
оі.«Чн
S X -
■ѳ°5
с ?
со
Я
а.
н
U
фсо
Я£
ЯШ со
CQ |
я |
я |
|
а, |
|
О |
|
СО |
СО |
|
|
а |
|
Ш |
о |
|
U |
О) |
|
|
|
Яя |
к |
|
2S3 |
|
|
* g |
|
"'S |
1 |
|
У п ?* |
||
| |
Ë S |
|
О |
ф |
Я |
U. Я c=t
о
о
ю
1
ю
CN
Я
ч
СО
Н
CJ ч
Я со со я
3 "
Я X
ф
CQ я
Я О-
я е- О- >»
ф а
ь
о
я
«с
о
ф* Л
Ч Ч
£ 2 >> Ö
Я
О
о*
н
>8
2
я
Н
<
з
и
О
н
г о!
1
о
о
t—
1
1 і о
r-S
о
о
ю
1
ю
CS
а.
СО
Я
я
а.
н
>>
я
я
я
фя
£*
я
ч
я
я к
СО со
г* X
я *
5- со
I? я
0.0 .
Ф_г^ ч S
^ф
>й ч
і о
1і j1
оо "
CD |
T f |
1 i
11
юo >
о
о
юо
р * |
t" - |
11
юc s
ян
>>
яОн
н |
|
|
>> |
|
|
я |
»Я |
|
|
я |
|
|
я |
|
ч |
я |
|
2 |
||
ф |
||
я |
2 |
|
|
ч |
|
|
< |
|
|
я |
|
|
со |
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
я |
я^ £ ч О, Ч
яф я н і-р н о HU о
71
со
o'
i o
со
1
1
c n
o '
о
t^ .
1
c s
я
ч
со
н
о
я
со
н
о
я
gf
рI О-.
Ф н
ч ^ £ я
>5Ü
я
ф
а.
с и
(J
1
1
lO
О*4
i o
CO
1
!
0 5
o '
О
t" -
1
c s
я
ч
я
н
и
к
я
Е*
« К
Я а.
£ £
о . >> ф я
»Я
я
ж
2
ч
<
я
я
со
CQ 05
О со
Ф X
о я ф *
Он $
^со
> т
•& •ѳ-
Фя
£ |
Ч |
я |
£ |
о |
Я |
5 |
S a |
|
^ а . со
Iг°—снФ ша
ю
71
о
i q
1
1 i o
Ö 4
ю
t o
1
c s
1
о
я
а .
я
я
ч
я
ь -. ж я
СО Q «
я
* 5
со
£'-я
Н я
ЧС
о
а,
Ф ;
F5
іо