Айбар практика. Айбар пратика. Горячекатаный цельнотянутые трубы марки 15Х1мф применяемые в теплоэнергетике
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН РГКП КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет: МиМс Специальность: МиТНМ Группа МиТНМ-19к (1) Отчет практики Тема: Горячекатаный цельнотянутые трубы марки 15Х1МФ применяемые в теплоэнергетике
Темиртау, 2022 г. Введение В отличие от других видов металоопродукции для труб характерны развитая поверхность (наибольшее отношение площади поверхности к массе), наличие внутренней полости, значительный сортамент по геометрическим размерам, способам производства и назначению. По способу производства трубы подразделяют на литые, составляют бесшовные и сварные трубы. По назначению трубы подразделяют: на трубы для нефте и газодобывающей промышленности, тепло-энергетики, магистральных газо и нефтепроводов, трубы для производства подшипников, химической промышленности, строительства и т.д. Цель и задача - придание сплавам таких свойств, которые требуются в процессе эксплуатации изделий. Научиться правильно разрабатывать технологию и режим термообработки бесшовных трубы (температуру нагрева, продолжительность выдержки в печи, скорость охлаждения); определять режим отпуска согласно требуемых свойств, знать цель и особенность каждого из выбранных видов термообработки. Условия эксплуатации труб различного назначения позволяют сформулировать основные требования, предъявляемые к материалу для их производства. Так, для труб нефтяного сортамента условия эксплуатации весьма разнообразны: интервал рабочих температур от 60 до 150-200 0C, знакопеременные нагрузки (бурильные и насосно-компрессорные трубы), коррозия под напряжением в среде сероводорода. В этой связи трубы для добычи нефти и газа должны обладать высокой прочностью и пластичностью, сопротивлением усталостному и хрупкому разрушению. Котельные трубы, используемые на тепловых электростанциях, должны обладать высокой теплопроводностью, выдерживать в течение длительного времени воздействие высоких температур и давлений и не корродоривать в атмосфере топочных газов. Поэтому трубы изготавливают бесшовными из специальных низкоуглеродистых легированных, так называемых котельных, сталей. 1 Описание трубы и требования к котельный трубопроводам Требования промышленной безопасности по устройству и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов устанавливают требования к проектированию, конструкции, материалам, изготовлению, монтажу, наладке, ремонту и эксплуатации паровых котлов, автономных пароперегревателей и экономайзеров с рабочим давлением более 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), водогрейных котлов и автономных экономайзеров с температурой воды выше 115℃. Требования распространяются на: 1) паровые котлы, в том числе котлы-бойлеры, автономные пароперегреватели и экономайзеры; 2)водогрейные и пароводогрейные котлы; 3)энерготехнологические котлы: паровые и водогрейные, в том числе содорегенерационные котлы; 4) котлы-утилизаторы (паровые и водогрейные); 5)котлы передвижных и транспортабельных установок и энергопоездов; 6)котлы паровые и жидкостные, работающие с высокотемпературными органическими теплоносителями; 7)трубопроводы пара и горячей воды в пределах котла. Требования не распространяются на: 1)котлы, автономные пароперегреватели и экономайзеры, устанавливаемые на морских и научных и речных судах и других плавучих средствах и объектах подводного применения; 2)котлы и пароперегреватели паровозов и отопительные котлы вагонов железнодорожного подвижного состава; 3)котлы с электрическим обогревом; 4)котлы с объемом парового и водяного пространства 0,01 м3 и менее, у которых произведение рабочего давления в Мпа на объем в м3 не превышает 0,02; 5) на теплоэнергетическое оборудование атомных электростанций; 6)пароперегреватели трубчатых печей организаций нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Выбор материала для изделия Котельные агрегаты состоят из источника тепла, парообразователя, пароперегревательной системы, системы подогрева воды и воздуха. В системе парообразования вода нагревается до кипения, происходит ее испарение и образование пара. Осушение пара и перегрев его до температур 280-650℃ осуществляется в пароперегревательной системе. Подоргев воды и воздуха до температур, равных соотвественно 100-250℃ и 120-400℃, производится в системах трубчатой конструкции, в которых трубы работают при высоких темпертарурах и давлениях. В связи с этим основными требованиями к котельным трубам являются хорошая теплопередача и спопобность их материала выдерживать в течение длительного времени высокие температуры и давления. При этом трубы должны обладать высокими показателями сопротивляемости коррозии в атмосфере топочных газов. Таким образом, надежность энергетических установок в значительной мере определяется параметрами физических и механических свойтсв выбранных сталей и сплавов, а также качеством и точностью геометрических размеров труб. Практика строительства и эксплуатации энергетических объектов позволила эмпирически классифицировать стали, применяемые при изготовлении трубы, в зависимости от назначения тех или иных трубопроводов и тепловых сетей. Так, углеродистые стали пигодны для изготовления трубопроводов со средним и низким давлением пара на электростанциях энергоснабжающих систем, а также трубопроводов для свежего пара на небольших промышленных станциях . Хромомолибденовые стали рекомендуются для трубопроводов со средним и низким напором пара, холодных, промежуточных и питающих трубопроводов электростанций энергоснабжающих систем, трубопроводов свежего пара питающих трубопроводов средних промышленных электростанций при температурах до 525℃. Жаростойкие мелкозернистые конструкционные стали хорошо зарекомендовали себя в питающих трубопроводах электростанций энергоснебжающих систем и трубопроводах свежего пара атомных электростанций; стали, легированные ванадием,-в трубопроводах свежего пара и горячих промежуточных трубопроводах электростанций энергоснабжающих систем; жаропрочные стали аустенитного класса- для трубопроводов свежего пара, работающих при температурах свыше 560℃. Для изготовления труб и трубчатых элементов, работающих в особо трудных условиях, применяют сплавы на основе титана, никеля, ванадия. Для сооружения тепловых агрегатов применяют бесшовные горячедеформированные трубы диаметром 57-465 мм и более и холоднодеформированные- диаметром 10-108 мм. Мировая практика свидетельствует, что в котлостроении могут успешно использоваться не только бесшовные, но и электросварные трубы. В Германии сварные трубы используют как жаровые и дымогарные в котлах низкого давления; в Великобритании эксплуатируются котельные агрегаты мощностью 200 Мвт, в которых применены электросварные трубы . Маршрутная технология трубы Классическая схема предусматривает следующие этапы производства: 1)разогрев заготовок в кольцевой печи нагрева, 2)прошивку на стане прокатки (винтовом), 3)раскатку стенки гильзы, 4)обкатку трубы в обкатных станах и 5) калибрование или редуцирование труб. В зависимости от выпускаемого сортамента агрегаты подразделяют на 3 типоразмера: малый, где выпускаются трубы макс. Ø 159 мм (с редукционным станом - до 30 мм); средний - 102...205 мм (с редукционным станом - до 60 мм); большой - 159...426 мм. ТПА состоит (рис. 1) из: нагревательной печи (кольцевой), прошивного стана, стана с автоматической системой управления, двух риллинг-станов, печи для подогрева, калибровочного и редукционного станов. Оба риллинг-стана расположены параллельно, так как пропускная способность каждого стана чуть ли не в два раза ниже, чем у ранее расположенных станов. Иногда в состав средних и больших агрегатов включают два последовательно работающих прошивных стана и две кольцевые печи. Второй прошивной стан выполняет функцию элонгатора, а в случае ремонта первого может работать как прошивной стан. Установка двух станов обеспечивает получение более тонкостенных труб, снижает разностенность гильз, позволяет использовать исходную заготовку меньшего диаметра (в результате подъема гильзы по диаметру при второй прошивке). Классическая схема компоновки оборудования предполагает его каскадное расположение, когда каждый последующий стан располагается на более низкой горизонтальной отметке, а труба перемещается посредством перекатывания по наклонным стеллажам. Весьма эффективной технологической схемой является использование трубопрокатной линии с автоматическим станом «тандем» . Представленные технологические и конструкторские идеи по существу увеличивают производительность агрегата и улучшают качественные характеристики труб.
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
3 Проектирование режимов и технологии термической обработки В зависимости от физико-химических свойств исходного материала, сортамента труб и требований к их качеству горячую деформацию осуществляют разными способами, каждому из которых присущи свои особенности, достоинства и недостатки. Независимо от способа производства горячедеформированных труб, технологическая схема включает следующие общие элементы: нагрев металла, получение полой заготовки (гильзы) и черновой трубы (раскатка гильзы), окончательное формирование стенки и диаметра трубы (редуцирование или калибрование). При этом перед каждой технологической операцией при необходимости проводят подогрев трубы. Технологические процессы производства горячедеформированных труб можно классифицировать по четырем основным способам получения гильзы, черновой трубы, удержания и типу применяемых оправок раскатного стана, а также окончательного формирования геометрических размеров трубы. 1.Получения гильзы. В зависимости от вида и химического состава применяемой исходной заготовки (катаная, кованая, непрерывнолитая, слиток) гильзы производят в станах винтовой прокатки, на прессах либо сочетанием двух процессов: получение толстостенного стакана прессованием или пресс- валковой прошивкой с последующей прошивкой донышка и раскаткой стенки гильзы в стане-элонгаторе. 2.Получение черновой трубы (способ раскатки гильзы). Черновые трубы производят продольной прокаткой в автоматическом стане, непрерывном; периодической прокаткой в пилигримовом стане; проталкиванием стаканов через уменьшающиеся в диаметре калибры с роликовыми обоймами в реечном стане; выдавливанием металла в кольцеобразную щель в трубо-профильном прессе. 3. Удержание и тип применяемых оправок раскатного стана. В раскатных станах при прокатке черновых труб применяют длинные и короткие оправки. Короткие оправки удерживаются с выходной стороны автоматического стана. Длинные цилиндрические оправки применяют во всех остальных способах раскатки гильз. При этом оправка может быть неудерживаемая, удерживаемая и чпстично удерживаемая. Подобного типа оправки применяют в непрерывном стане продольной прокатки или в стане винтовой прокатки типа Асселя, Дишера, Акку-Ролл. На станах периодической прокатки применяют оправки, имеющие возвратно-поступательное движение, согласованное с частотой вращения пилигримовых валков. 4.Окончательное формирование геометрических размеров трубы. Окончательной размер готовой трубы обычно получают в непрерывных калибровочных или редукционных станах продольной прокатки, реже-в станах винтовой прокатки. В трубопрокатных агрегатах с автоматическим станом и реечным указанной операции предшествует обкатка трубы. В отдельных трубопрокатных агрегатах, специализирующихся по приозводству бесшовных труб большого диаметра, на финишных операциях возможно применение станов-расширителей. Операции получения гильз и чистовых труб присущи практически всем способом производства горячедеформированных труб, т.е. их можно сочетать с любым из способов получения черновой трубы. Поэтому указанные операции в значительной мере характеризуют технологические особенности и возможности трубопркатного агрегата. Охлажденные трубы поступают в одну из поточных линий отделки. Если трубы не подвергаются термической обработке, то их сначала правят в 5-7 валковых правильных машинах. Если же трубы подвергают термической обработке, то правят уже термообработанные трубы [3]. 4.1. Выбор режима термической обработки Газовые котлы состоят из труб, которые должны подвергаться обязаьельной термообработке. Режимы основной термообработки труб должны соответствовать указанным в ГОСТах или ТУ. Трубы, подвергающиеся на котельных заводах деформации (гибка, штамповка, обжатие и др.), а также сварные штыки труб подлежат дополнительной термообработке. В готовом изделии после термообработки механические свойства материала (прочность, пластичность и вязкость) не должны быть ниже требований МРТУ 2402—02—65. Цели нормализации могут быть совершенно разные. С помощью такого процесса твердость стали можно повысить или снизить, это же касается прочности материала и его ударной вязкости. Все зависит от механических и термических характеристик стали. С помощью данной технологии можно как сократить остаточные напряжения, так и улучшить степень обрабатываемости стали с помощью того или иного метода. После холодной деформации дополнительной термообработке подвергаются следующие трубы: -из углеродистой стали и стали 15ГС при толщине стенки более 35 мм независимо от радиуса заизгиб, при толщине стенки в пределах 10—35 мм при относительном радиусе изизгиб < 3; -из высокохромистой стали 1Х11В2МФ при толщине стенки > 10 мм независимо от радиуса за изгиб; из аустенитных сталей во всех случаях независимо от диаметра, толщины стенки и радиуса изгиб. Кроме того, дополнительную термообработку применяют в случаях, если ее необходимость указана в технологической инструкции, заверенной главным инженером или главным металлургом завода. После сварки дополнительной обработке подвергаются стыки труб: из стали углеродистой при толщине стенки > 35 мм и из стали марок 15ГС при толщине стенки более 32 мм; из легированных и высоколегированных сталей перлитного и аустеннтного классов, кроме хромомолибденованадиевых сталей, при толщине стенки свыше 10 мм; из хромомолибденованадиевых сталей при толщине стенки свыше б мм; из высокохромистой стали 1Х11В2МФ и сталей аналогичного класса независимо от толщины стенки. Кроме этого, дополнительной обработке подвергаются сварные швы приварки штуцеров, бобышек и других работающих под давлением деталей, привариваемых к соединительным трубам или камерам, за исключением труб и деталей из малоуглеродистой стали. Режимы дополнительной термообработки после холодной или горячей деформации (гибка, обжатие, штамповка и др.) и после сварки для разных размеров труб (отпуск, аустенизация, нормализация, время выдержки, зона нагрева) должны устанавливаться совместной инструкцией завода, утвержденной главным инженером и согласованной с основными положениями. Для труб из стали марок 10, 20, 15ГС время выдержки при пуске после холодной гибки или сварки составляет 2,5 минуты на один миллиметр толщины стенки, но не менее 30 мин; для труб из сталей 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 1Х11В2МФ это время устанавливают из расчета 1,5 минуты на один миллиметр толщины стенки, но не менее 1 ч; для труб из аустенитной стали время выдержки при аустенизации устанавливают из расчета 2 мин на 1 мм толщины стенки, но не менее 30 мин. Аустенизация сгибов поверхностей нагрева может производиться непосредственным нагревом трубы током. При этом выдержка при температуре 1100—1120° С не должна быть менее 4 мин. Укладка труб в печи для термообработки должна исключать возможность их произгиб от собственного веса. В случае применения горячей деформации трубы из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и высокохромистой стали 1Х11В2МФ после деформации должны подвергаться полной термической обработке. Термообработку стыков труб необходимо осуществлять до холодного натяга трубопровода. Двойную термообработку следует производить когда испытания сварных соединений, подвергнутых отпуску, дали плохие результаты по углу изгиб или ударной вязкости. При нормализации доэвтектоидные стали нагреваются до температуры на 50 °C выше критической точки завершения превращения избыточного феррита в аустенит AC3, а заэвтектоидные до температуры на 50 °C выше точки завершения превращения избыточного цементита в аустенит Acm. Нагревание ведется до полной перекристаллизации. Охлаждение производится на воздухе в цехе. В результате сталь приобретает мелкозернистую, однородную структуру. Твердость, прочность стали после нормализации выше на 10-15 %, чем после отжига. Нормализацией называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве до температуры выше Ас3 для доэвтектоидной или Аст для зазвтектоидной стали с последующим охлаждением на воздухе. При нагреве до температуры нормализации низкоуглеродистых сталей происходят те же процессы, что и при отжиге, т. е. измельчение зерен. Но, кроме того, вследствие охлаждения, более быстрого, чем при отжиге, и получающегося при этом переохлаждения, строение перлита получается более тонким (дисперсным), а его количество большим. Механические свойства при этом оказываются более высокими (повышенная прочность и твердость), чем при более медленном охлаждении (при отжиге). Нормализация по сравнению с отжигом — более экономичная операция, так как не требует охлаждения вместе с печью. В связи с указанными преимуществами нормализация получила широкое распространение вместо отжига низкоуглеродистых сталей. Нормализация применяется также для устранения цементитной сетки в заэвтектоидных сталях. При нагреве зазвтектоидной стали с цементитной сеткой выше критической точки Аст образуется структура аустенита. Если после такого нагрева при медленном охлаждении (при отжиге) цементит выделяется в виде сетки, то ускоренное охлаждение на воздухе (нормализация) препятствует выделению цементита по границам зерен и образуется мелкая феррито-цементитная смесь. |