Високоміцні труби круглого перетину
Використання ефективних тонкостінних круглих електрозварних труб сортаменту ГОСТ 10704 можливо при виготовленні їх на трубних станах 73-219 і 159-529 мм. Ефективність використання труб може бути значно збільшена підвищенням їх міцності. Високі механічні властивості можна отримувати термічним зміцненням труб з низьколегованої сталі або нормалізацією.
З огляду на велику потребу будівельної промисловості в високоміцних зварних трубах, технологію термічної обробки профілів розробляли з урахуванням її застосування в умовах масового потокового виробництва металургійних заводів.
Нормалізовані труби. Сучасні трубозварювальні стани розглянутого сортаменту забезпечені нагрівальними прохідними печами, що служать для зняття напружень в зварених профілях. Ці ж печі можуть бути використані для нагріву профілів під необхідну термічну обробку. Таким чином, нормалізація трубних профілів може проводитися без будь-якої перебудови стану.
Як матеріал для нормалізованих профілів високої міцності використовують дрібнозернисту сталь, зміцнену дисперсними карбонітриду ванадію (сталь типу 14Г2АФ і ін.), А також стали бейнітного класу.
У ЦНІЇСЬК були досліджені тонкостінні труби, виготовлені з сталей обох розглянутих груп.
З дрібнозернистої ферріто-перлітною стали типу 14Г2АФ виготовляли труби діам. 219 і 168 мм і з товщиною стінки 5 мм. Труби зварювали струмами радіочастоти (450 гц) на трубоелектрозварювальному агрегаті 73-219. Для отримання необхідних механічних властивостей сталі класу С500 все зварені труби зі сталі 14Г2АФ були піддані нормалізації при 960-980 ° С. Нагрівання труб виробляють в прохідній секційної печі з наступним охолодженням на повітрі.
Результати механічних випробувань труб на розтягнення показали, що, незважаючи на розкид значень механічних властивостей, що пояснюється в основному деякою різницею температур по довжині труби, нормалізація забезпечує отримання σт = 480-530 Н / мм 2 і тимчасового опору на розрив σв = 600-670 Н / мм 2 при задовільною пластичності.
Зварні з'єднання і основний метал нормалізованих труб характеризується дрібнозернистої ферріто-перлітною мікроструктурою.
У процесі формування, зварювання та різання труб високої міцності на даному стані труднощів не виникало, як і при виготовленні труб зі звичайної сталі. Виготовлені труби повністю задовольняли вимогам стандартів і мали гарний зовнішній вигляд.
Формування труб з бейнітного сталей обох марок викликала труднощі через високий тимчасового опору на розрив гарячекатаного рулонного листа. Тому перед формуванням труб рулони з бейнітного сталей піддавали попередньою відпалу при температурі 750 ° С з витримкою протягом 5 год і охолодженням під ковпаком. В іншому труби з бейнітного сталей виготовляли по тій же технологічній схемі, що і зі звичайної маловуглецевої сталі.
Наведені результати показують, що на сучасних трубних заводах можна виготовляти нормалізовані трубні профілі з 500-600 Н / мм 2.
Термічно зміцнені труби. Перспективним методом отримання трубних профілів високої міцності є термічне зміцнення труб, виготовлених з низьколегованої сталі. Досліджували термічно зміцнені труби сортаменту 168 х 5 і 219 х 5 мм з сталей марок 14Г2, 14Г2Ф, а також 57 х 2, 76 х 3, 102 х 3 мм зі сталі типу 16ГС.
Зі зменшенням товщини прокату з низьколегованих сталей зростає його здатність упрочняться при загартуванню. Чим менше товщина прокату, тим швидше охолоджується нагрітий метал у водному середовищі, і тим більшою стійкістю проти відпустки мають мікроструктури, що утворилися безпосередньо після охолодження. Зокрема, після гарту і високого відпустки тол стіл і сто виття прокат зі сталі 14Г2 товщиною 20 мм набуває механічні властивості класу С390, а прокат з цієї ж сталі товщиною 5 мм - класу С590. Однак при існуючому обладнанні для загартування труб не вдається використовувати відносно велику здатність до зміцнення тонкостінних профілів. Як показали експерименти в промислових умовах, труби зі сталі 14Г2 набувають властивостей класу С590 після гарту і високого відпустки при охолодженні нагрітих під загартування профілів в баку з водою. Така технологія гарту навряд чи здійсненна в умовах масового потокового виробництва.
Як приклад виготовлення термічно зміцнених труб для будівельних конструкцій в умовах, близьких До потокового виробництва, наведемо виготовлення дослідно-промислових партій профілів розмірами 168 х 5 і 219 X 5 мм зі сталі 14Г2.
Труби виготовляли високочастотної зварюванням на стані 73-219. Нагрівання труб під загартування (1000-1050 ° С) і відпустку виробляли в секційних печах. Для охолодження при загартуванню застосовували Спрейер, що охоплює зовнішній контур труби. Охолодження, мабуть, виявилось неефективним, і профілі зі сталі 14Г2 набували σт> 500 Н / мм 2 лише при середніх температурах відпустки (500-550 ° С), тобто при тому ж режимі термічного зміцнення, що і для товстолистового прокату зі сталі 14Г2. Такі профілі можуть разупрочняется під дією термічного циклу зварювання і мати ряд інших недоліків при роботі в конструкціях. Щоб уникнути деформацій при термічному зміцненні труби піддавали калібрування івиправлення.
Виготовлені труби мали гарний товарний вигляд і відповідали допускам на овальність і кривизну. Мабуть, для повного використання можливостей зміцнення тонкостінних трубних профілів в умовах масового потокового виробництва доведеться ввести ряд удосконалень в технологію гарту: додатково ввести Спрейер, що подає воду на внутрішній контур труби, використовувати охолодження турбулентними потоками води і т.д.
З усього сказаного випливає, що в даний час в промислових умовах можна виготовляти тонкостінні електрозварні труби високої міцності для будівельних конструкцій. Необхідні механічні властивості досягаються як нормалізацією, так і термічним зміцненням. Промислові партії нормалізованих труб можуть виготовлятися на сучасних трубних заводах без додаткової модернізації обладнання.
Однак при масовому виробництві труб високої міцності для будівельних конструкцій гарт з подальшим відпуском - більш перспективний метод зміцнення, особливо за умови створення машин, які суміщають відпустку з правкою і калібруванням труб, а також при подальшому вдосконаленні засобів охолодження труб, нагрітих під загартування.