Глава 11. Отделка холоднодеформированных труб

Многоцикличный характер производства холоднодеформированных труб предопределяет необходимость применения отделочных операций: I – химической, II – электрохимической, III – термической, IV – механической обработки не только готовых труб, но и труб промежуточных размеров – передельных труб.

11.1. Способы и технология отделки труб

Химическая обработка труб осуществляется перед холодной деформацией и термической обработкой и применяется для очистки труб от окалины и ржавчины, выявления дефектов и снятия дефектного слоя (травление), удаления шлама (осветление), тонкого слоя поверхностных оксидов перед нанесением покрытий и сочленением заготовок для получения биметаллических труб (активирование), подготовки труб к промежуточным операциям (обезжиривание, промывка, нанесение технологических смазок и покрытий), а также защиты труб от коррозии (консервация).

Химическая обработка передельных труб осуществляется перед термической обработкой по схеме: обезжиривание → промывка → пассивация → сушка; перед холодной деформацией по схеме: травление → промывка → нейтрализация → фосфатирование → нейтрализация → омыление → сушка.

Если готовые холоднодеформированные трубы получают в нагартованном состоянии, то их подвергают химической обработке по схеме: обезжиривание → промывка → пассивация → сушка.

Значительное место в процессах химической обработки труб занимают операции обезжиривания для очистки металла от жировых загрязнений и твердых частиц смазки.

При химической обработке труб с малым внутренним диаметром либо труб, изготовляемых в бунтах на трубоволочильных барабанных станах, применяют струйно-циркуляционный способ, как единственно приемлемый. Наиболее распространен пакетный способ химической обработки, хотя известны и применяются в некоторых случаях поштучный и кассетный способы. Наиболее распространенный процесс химической обработки труб – травление, к которому относятся также процессы осветления и активирования. В зависимости от материала и геометрических размеров труб применяют разные способы травления: кислотное, щелочное и щелочно-кислотное.

На отечественных заводах широкое распространение получил окислительный способ щелочного травления при 400–520ºС в расплаве, содержащем 20–30% NaNO₃ и 80–70% NaOH. Продолжительность обработки не превышает 0,5–1,0 ч.

В Японии, Франции, Италии применяют восстановительный (гидридный) способ удаления окалины, заключающийся в обработке труб (до 25 мин) в расплаве, содержащем 1,5–2,0% NaOH при 360-370ºС.

В процессе травления с трубы удаляется окалина, и на ее поверхности становятся хорошо заметны даже небольшие наружные дефекты: плены, волосовины, раковины, риски и т. п. Поэтому после травления трубы подвергают осмотру (инспекции). В зависимости от величины пороков и их характера трубная заготовка передается на ремонт или окончательно бракуется.

При ремонте наружной поверхности заготовки удаляют пороки, расположенные неглубоко, при этом толщина снимаемого слоя не должна выводить толщину стенки трубы и ее диаметр из допусков по техническим условиям. Шлифование внутренней поверхности значительно сложнее, чем наружной, особенно при длине труб свыше 4 м. Для шлифования применяют специальные ленточные станки.

Травят трубы в специальных ваннах, футерованных кислотостойкими материалами и снабженных бортовыми отсосами выделяемых вредностей.

Травильные отделения занимают значительное место как по производственной площади, капитальным затратам и трудоемкости, так и по важности в технологическом процессе изготовления холоднодеформированных труб. Известны разные схемы размещения травильных отделений и их компоновки, выбираемые с учетом специфики химической обработки (токсичные продукты, высокоагрессивная среда), а также необходимости многократного возврата труб после технологических операций. В зависимости от видов технологических операций, объема производства, требований к трубам и некоторых других факторов травильные отделения размещают в продольных или поперечных наружных пролетах цеха.

Термическая обработка труб ведется на промежуточных операциях холодного передела и после последнего прохода на станах ХПТ и ХПТР или волочения в проходных или камерных печах (табл. 11.1 и 11.2).

Таблица 11.1. Режимы термической обработки холоднодеформированных труб из углеродистых и низколегированных сталей (Розов Н.В.)

Стали	tнагр, ºС	в, мин	Печь*
10, 20	730–780	5–15	П или К
34, 45	830–850	10–15	П или К
Д	880–900	20	П или К
36Г2С	860–880	20	К
30ХГСА	710–730	40	К
38ХМЮА	750–770	60–90	К
Х5, Х8	720–740	30–60	К
ШХ15	680–700	60	К

^* П – проходная, К – камерная печи.

Таблица 11.2. Режимы термической обработки холоднодеформированных труб из высоколегированных сталей (Розов Н.В.)

Марка стали	Температура нагрева, ºС	Тип печи
0Х13, 1Х13, 2Х13, Х17Х28	760–780	К или П
Х25Т	800–830	К или П
00Х18Н10Т	800–950
0Х18Н10, Х18Н9, Х18Н11, Х23Н18, 0Х18Н10Т, Х18Н10, 0Х18Н12Т, Х18Н12Т, Х14Н16Б, 0Х14Н1В2Б, Х16Н14В2БР	1050–1100	К или П
ХН60Ю	1080–1100	К или П
Х16Н16МВ2БР	1100–1120	К или П
2Х18Н10	1100–1150	К или П

В последние годы наиболее широкое применение для термической обработки холоднодеформированных труб получили проходные печи с роликовым подом, пришедшие на смену камерным печам. Благодаря равномерности нагрева по длине и сечению пакета, обработка труб в печах с роликовым подом обеспечивает значительное повышение качества труб и улучшение условий труда.

Для термической обработки высококачественных труб специальных видов применяют проходные роликовые печи с защитной газовой средой, обработка в которых обеспечивает получение труб с чистой внутренней и наружной поверхностью, а также уменьшает потери металла в окалину.

С входной стороны эти печи оборудованы специальными загрузочными камерами 2 для загрузки труб, а с выходной стороны – туннельной камерой 10, служащей для выдачи труб (рис. 11.1). Обе камеры не пропускают воздух. В выгрузочной камере 10 трубы охлаждаются водой до ~ 100ºС.

Для термической обработки тонкостенных труб малых диаметров, а также труб, к качеству поверхности которых предъявляются специальные требования, применяют проходные муфельные печи с сетчатым подом и с защитной газовой средой. Транспортировка трубы через муфель на движущейся металлической сетке предохраняет их поверхность от повреждений.

Электрополирование труб применяют для получения труб с гладкой поверхностью выше 9-го класса шероховатости. Метод заключается в анодном растворении микровыступов поверхности в электролите при наложении постоянного тока определенной силы.

В трубной промышленности применяют электролиты на основе смеси серной и фосфорной кислот (с добавками или без). Такие электролиты обладают высокими полирующими свойствами, образуют на полируемой поверхности трубы вязкую пленку и не оказывают корродирующего воздействия на полируемый металл.

В качестве электролита применяют раствор: 60% H₃PO₄ + 20% H₂SO₄ + 20% H₂O, что позволяет работать с большой плотностью тока. Температура раствора колеблется от 50 до 100°С; продолжительность полирования составляет 0,5–10 мин.

После электрополирования внутренней и наружной поверхностей трубы промывают в холодной проточной воде, пассивируют в 3–5%-ном растворе HNO₃, промывают и сушат.

Механическая обработка труб включает операции правки, разрезки длинномерных труб и обрезку концов. Для правки холоднодеформированных передельных и готовых труб применяют роликовые и валковые правильные станы, эксцентриковые, кулачковые прессы и др.

Известно много способов правки: растяжением, изгибом в попарно расположенных роликах и др., которые применяются редко и предназначены для правки труб специального назначения.

Порезка, обрезка головок и концов труб проводится на пилах или трубообрезных станках. Трубы специальных видов подвергают электрохимической, плазменной резке и др., предусматривающие получение ровного торца труб без заусенцев.