Современная технология производства горячепрессованных котельных труб на ОАО "Волжский трубный завод"
Технология изготовления товарных котельных труб в цехе прессования включает горячее прессование на прессовых линиях усилиями 20 и 55 МН, термическую обработку, отделку и контроль качества.
Согласно техническим требованиям к товарным горячекатаным котельным трубам из стали марок 12Х1МФ, 15Х1МФ, 12Х2МФСР и др. требуется двойная термическая обработка - нормализация с ускоренным индивидуальным охлаждением и отпуск. В существующей практике для нормализации котельных труб используют секционные печи, укомплектованные воздушным спрейером, а для отпуска -роликовые проходные печи.
Термическую обработку котельных труб, полученных прессованием на ВТЗ проводят в роликовой проходной газовой печи, которая по своей характеристике может работать как в режиме нормализации, так и отпуска. Печь состоит из восьми самостоятельно регулируемых участков по длине, нижний обогрев осуществляется горелками через подовые топки, верхний обогрев - двухпроводными горелками с горением газа непосредственно в рабочем пространстве печи. Длина печи 66,8 м, скорость перемещения труб 0,13...0,77 м/мин.
На ВТЗ разработана следующая схема и режимы нагрева труб под нормализацию и отпуск. При нагреве под нормализацию включены все участки печи. На первых 3...4 участках работают только нижние горелки и поддерживается минимальная температура печи на уровне 650...730 град С.
На последних участках печи включены все горелки, а температура печи равна температуре нагрева под нормализацию. В этом случае на первых участках трубы нагреваются до 650...730 град С, а на последующих - до конечной температуры печи без опасности их перегрева.
При переходе печи на отпуск температура в последних участках печи снижается на 200...250 град С за счет отключения верхних горелок и печь готова к отпуску.
Согласно требованиям к термической обработке товарные котельные трубы из легированных сталей требуют индивидуального ускоренного охлаждения со скоростью 50...150 град С/мин и контроль на длительную прочность при высоких температурах.
Согласно техническим требованиям (ТУ 14-3-460-75) горячедеформированные трубы из стали 20 и 15ГС можно поставлять без термической обработки в случае соответствия механических свойств требованиям технических условий. При несоответствии механических свойств требованиям указанных технических условий проводится термическая обработка (нормализация) труб в проходной роликовой печи.
Условия эксплуатации котельных труб предъявляют к ним жесткие требования по геометрическим размерам, качеству поверхности, микроструктуре, кратковременным и длительным свойствам при комнатной и повышенной температурах.
Анализ данных статистической обработки значений кратковременных механических свойств при комнатной температуре свидетельствуют о более высоких значениях прочностных и пластических характеристик горячепрессованных труб по сравнению с горячекатаными. В некоторых случаях прочностные свойства труб в горячепрессованном состоянии имеют значения, превышающие верхний допустимый уровень. Такие трубы согласно ТУ 14-3-460-75 подвергаются термической обработке. После нормализации брак по механическим свойствам устраняется.
Поскольку котельные трубы, используемые в котлах и паропроводах энергоустановок, работают в условиях высоких температур и давлений, основными характеристиками для расчёта котельных установок являются предел текучести и предел длительной прочности при высоких температурах.
В ТУ 14-3-460-75 для труб из стали 20 и 15ГС указаны нормированные значения предела текучести при температурах 250, 400 и 450 град.C и предела длительной прочности при температурах 450 град.C (сталь 20 и 15ГС) и 500 град.C (сталь 20) на срок эксплуатации 100 тыс. ч.
Обеспечение уровня этих характеристик в трубах предъявляемым нормам является гарантией от аварийных разрушений трубных участков котлов в течении расчётного срока службы.
Сопоставление результатов испытаний котельных труб, полученных прессованием с результатами соответствующих испытаний котельных труб, полученных по традиционной технологии на других трубных заводах показало, что значения предела текучести при повышенных температурах горячепрессованных труб из стали 20 находятся в пределах интервала разброса значений указанной характеристики горячекатаных труб из данной марки стали других трубных заводов.
Горячепрессованные трубы были подвергнуты в ГТИ испытаниям на длительную прочность. Полученные данные испытаний позволили оценить предел длительной прочности на 100 тыс. ч. Значения этой характеристики для прессованных котельных труб из стали 20 и 15ГС соответствуют нормам, указанным в ТУ 14-3-460-75.
