ОТЖИГ СТАЛЬНЫХ ТРУБОК

 

ANNEALING OF STEEL TUBES

 

Марусин В.В., Щукин В.Г. (ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск, РФ)

Marusin V.V., Shchukin V.G. (Institute of Theoretical and Applied Mechanics, SB RAS, Novosibirsk, Russia)

 

Рассмотрена возможность применения  индукционной обработки для отжига стальных трубок.

Application of induction processing to annealing of steel tubes is considered.

 

Ключевые слова: отжиг стальных трубок, индукционная обработка

Key words: annealing of steel tubes, induction processing 

 

В холодильной промышленности важной является задача отжига стальных трубок. Материал трубок – сталь Ст10, стандартный диаметр  трубок 4.8 мм, толщина стенки 0.8 мм.

В настоящее время отжиг трубок проводится в водородных печах, процесс длителен и опасен. После отжига сопротивление трубок разрыву должно составлять не менее 330 Н/м², относительное удлинение  - до 30%. Задача заключается в изучении возможности применения импульсной индукционной обработки для реализации отжига, т.е. процесса, обратного закалке. Для этого необходимо проводить мягкий режим импульсной обработки, охлаждая деталь между импульсами со скоростью меньшей, чем требуется для стабилизации мартенсита, обеспечивая в то же время такой тепловой режим нагрева, при котором эффективно снимаются микронапряжения в металле, отжигаются дислокации и другие виды дефектов.

Отжиг трубок проводился с применением ВЧ генератора мощностью 60 кВт, с рабочей частотой 440 кГц. Для этой частоты глубина горячего скин-слоя сравнима с толщиной стенки трубки, что обеспечивает равномерный объемный прогрев трубки и оптимальное согласование генератора с нагрузкой. Длинномерная трубка протягивалась по оси многовиткового цилиндрически симметричного индуктора с внутренним диаметром 3 см, изготовленного из медной трубки наружным диаметром 8 мм.

Измерения временного сопротивления разрыву σ_В и относительного удлинения δ проводились на отрезках трубки длиной 100 мм на машине 2167 Р - 50 при скорости нагружения 15 МПа/с. Временное сопротивление разрыву равно отношению максимальной разрушающей нагрузки  к сечению образца:

σ_{В =} Р_макс /F₀ .

Относительное удлинение после разрыва равно отношению приращения длины образца в его рабочей части l_K к длине образца до испытаний l₀:

δ = (l_K - l₀)/l₀ .

Варьировались длительность импульсов обработки τ_имп= 0.002… 0.1 с, пауз между импульсами τ_пз =0.05…0.1 с, скорость движения трубки в индукторе 0.5… 5.0 см/с. В таблице приведены некоторые результаты опытов при скорости протяжки трубки через индуктор 5 см/с. Номинальная мощность ВЧ - генератора составляла 8 кВт, удельная мощность (3-6) кВт/см².

 

Таблица 1

№ п\п	τимп /τпз	Усилие при разрыве, Н	σВ, Н/мм2	δ, %
1   2 3 4	Отжиг в водородной печи 0.01/0.05 0.01/0.1 0.005/0.1	3480   3280 3510 4720	346   326 349 472	24.5   12.5 28.9 8.9

 

 Как видно из приведенных данных, существует область режимов ВЧ импульсной обработки (режим 3) обеспечивающих уровень механических свойств и  пластичности, отвечающих практическим требованиям.