RU2110601C1 - Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings - Google Patents
Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110601C1 RU2110601C1 RU95121086A RU95121086A RU2110601C1 RU 2110601 C1 RU2110601 C1 RU 2110601C1 RU 95121086 A RU95121086 A RU 95121086A RU 95121086 A RU95121086 A RU 95121086A RU 2110601 C1 RU2110601 C1 RU 2110601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- melt
- coating
- flux
- heating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике жидкофазного (горячего) нанесения металлических покрытий, в первую очередь алюминия и сплавами на основе алюминия и цинка, на стальные трубы и конструкции и может быть использовано в металлургии, машино- и приборостроении, в энергетике и строительной индустрии. The invention relates to techniques for liquid-phase (hot) deposition of metal coatings, primarily aluminum and alloys based on aluminum and zinc, on steel pipes and structures and can be used in metallurgy, machine and instrument making, in the energy and construction industries.
Покрытия данными сплавами обладают более высокими, чем цинковые, защитными свойствами, могут служить подслоем под полимерные покрытия и проявлять протекторные свойства для электрохимической защиты от коррозии в ряде агрессивных сред. Кроме того, защита такими сплавами обеспечивается более тонкослойным покрытием. Немаловажно, что расход дорогих цветных металлов на покрытия снижается пропорционально увеличению содержания алюминия в сплаве, т.е. пропорционально снижению массы (и плотности) слоя покрытия. Coatings with these alloys have higher protective properties than zinc, can serve as a sublayer for polymer coatings and exhibit protective properties for electrochemical corrosion protection in a number of aggressive environments. In addition, protection by such alloys is provided by a thinner coating. It is important that the consumption of expensive non-ferrous metals for coatings decreases in proportion to the increase in the aluminum content in the alloy, i.e. in proportion to the decrease in mass (and density) of the coating layer
Особенно остро стоит проблема защиты труб в системах внутриквартирных разводок водо- и теплоснабжения. Particularly acute is the problem of pipe protection in the systems of in-house wiring of water and heat supply.
Применяемые в настоящее время для внутриквартирного водоснабжения стальные трубы D21,3•2,5-2,8 мм и D26,8•2,5-3,2 мм без покрытия зарастают в воде за 0,5-3,0 года продуктами коррозии и солями жесткости, их проходное сечение снижается до dy=6-8 мм при исходных внутренних диаметрах 15-20 мм. Алюминийцинковое покрытие препятствует зарастанию внутреннего канала в воде.The steel pipes D21.3 • 2.5-2.8 mm and D26.8 • 2.5-3.2 mm currently used for indoor water supply are overgrown with corrosion products in water over 0.5-3.0 years and hardness salts, their flow area is reduced to d y = 6-8 mm with the initial internal diameters of 15-20 mm. Aluminum-zinc coating prevents the internal channel from overgrowing in water.
Алюминийцинковые покрытия типа "гальвалюм" с 55% Al обеспечивают значительно большую коррозионную стойкость в воде, чем цинковые. В горячей воде долговечность труб с алюминийцинковым покрытием на порядок выше, чем с цинковым (Андреев Ю.Я., Липкин Я.Н. и Самаричев С.В. Защитное действие горячего алюмоцинкового покрытия типа "гальвалюм" в трубопроводе с горячей и холодной водопроводной водой. - Журнал "Гальванотехника и обработка поверхности", 1992, N 1-2, с. 57-60; Липкин Я.Н., Андреев Ю.Я. и Самаричев С.В. Защитное действие горячего алюмоцинкового покрытия типа "гальвалюм" на стальных трубах в горячей водопроводной воде. - Расширенные тезисы докладов Конгресса "Защита-92", 1992, 6-11 сентябрь, т. 1, ч. 2, с. 358-360). Galvanum aluminum-zinc coatings with 55% Al provide significantly greater corrosion resistance in water than zinc. In hot water, the durability of pipes with an aluminum-zinc coating is an order of magnitude higher than with zinc (Andreev, Yu.Ya., Lipkin, Y.N. and Samarichev, S.V. . - Magazine "Electroplating and surface treatment", 1992, N 1-2, pp. 57-60; Lipkin Y.N., Andreev Yu.Ya. and Samarichev SV The protective effect of hot alumina-zinc coating type "galvalyum" on steel pipes in hot tap water. - Extended abstracts of the reports of the Congress "Protection-92", 1992, September 6-11 Nov., Vol. 1, ch. 2, pp. 358-360).
Имеется разрешение главного государственного санитарного врача РФ на применение труб с покрытием "гальвалюм" для внутриквартирных разводок систем холодного и горячего водоснабжения. There is a permit of the chief state sanitary doctor of the Russian Federation for the use of galvalyum coated pipes for in-house wiring of cold and hot water supply systems.
Применение электросварных тонкостенных труб D10•1 мм и D12•1 мм вместо D21,3•2,5-2,8 мм и D26,8•2,5-3,2 мм с алюминийцинковым покрытием позволит в 1,5-2 раза и более снизить себестоимость труб для внутриквартирных разводок. При этом повышаются потребительские свойства труб - долговечность, улучшение питьевых качеств, дизайн. The use of electric-welded thin-walled pipes D10 • 1 mm and D12 • 1 mm instead of D21.3 • 2.5-2.8 mm and D26.8 • 2.5-3.2 mm with an aluminum-zinc coating will allow 1.5-2 times and more to reduce the cost of pipes for intra-house wiring. At the same time, consumer properties of pipes increase - durability, improved drinking qualities, design.
Представляет интерес применение стальных труб d 16•1 мм с алюминийцинковым покрытием взамен латунных труб для изготовления теплообменников - бойлеров. It is of interest to use steel pipes d 16 • 1 mm with an aluminum-zinc coating instead of brass pipes for the manufacture of heat exchangers - boilers.
В условиях водоснабжения применение покрытий алюминием или его сплавами с высоким (более 80%) содержанием алюминия опасно из-за возможности точечной коррозии. Однако для других целей, в частности для защиты нефтепроводов и в условиях атмосферной коррозии, такие покрытия могут применяться и может быть использован предлагаемый способ. In conditions of water supply, the use of coatings with aluminum or its alloys with a high (more than 80%) aluminum content is dangerous due to the possibility of pitting corrosion. However, for other purposes, in particular for the protection of oil pipelines and in conditions of atmospheric corrosion, such coatings can be applied and the proposed method can be used.
Стальные трубы водогазопроводного сортамента с условным проходом dy = 15-100 мм, выпускаемые с цинковым покрытием, изготавливают по способу печной сварки (Челябинский трубопрокатный завод) или электросварки (новосибирский завод им. Кузьмина). Электросварные трубы могут выпускаться с более тонкими стенками, обеспечивая меньшую металлоемкость и меньшую себестоимость труб.Steel pipes of a water-gas supply assortment with a nominal bore d y = 15-100 mm, manufactured with zinc coating, are manufactured by the method of furnace welding (Chelyabinsk tube rolling plant) or electric welding (Novosibirsk plant named after Kuzmin). Electric-welded pipes can be produced with thinner walls, providing less metal consumption and lower cost of pipes.
В процессе производства электросварных труб в районе сварного шва возникает зона термического воздействия. Это приводит к остаточным напряжениям металла, к образованию трещин по шву при раздаче торцов труб, к ограничению радиуса холодного изгиба труб, т.е. к снижению пластичности (по сравнению с трубами печной сварки). Появляется необходимость в проведении специального отжига труб, что сопряжено с дорогостоящими операциями, дополнительным нагревом и расходом энергоносителей. During the production of electric-welded pipes, a heat-affected zone arises in the area of the weld. This leads to residual stresses of the metal, to the formation of cracks along the seam when distributing the ends of the pipes, to the limitation of the radius of the cold bending of pipes, i.e. to a decrease in ductility (compared with furnace tubes). There is a need for a special annealing of pipes, which is associated with expensive operations, additional heating and energy consumption.
В ряде случаев сварные металлоконструкции и изделия без термической обработки для нормализации зоны термического воздействия при сварке имеют ограничения при эксплуатации по механическим свойствам. In some cases, welded metal structures and products without heat treatment to normalize the heat-affected zone during welding have limitations on mechanical properties during operation.
Несмотря на то, что способы горячего нанесения алюминия и его сплавов являются самыми высокопроизводительными и дешевыми из известных способов (Рябов В.Г. Алитирование стали. - М.: Металлургия, 1973, 240 с.; Бакалюк Я. Х. и Проскуркин Е.В. Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. 2-е изд. - М.: Металлургия, 1985, с. 98), широкое внедрение труб и стальных конструкций с этими покрытиями сдерживается из-за отсутствия стойких в металлических расплавах материалов для изготовления крупногабаритных ванн, из-за высоких потерь энергии и цветного металла открытым зеркалом расплава металла и отсутствия приемлемых способов нагрева расплава металла в крупногабаритных ваннах. Despite the fact that the hot deposition of aluminum and its alloys are the most high-performance and cheapest of the known methods (Ryabov V.G. Steel Alification. - M.: Metallurgy, 1973, 240 pp .; Bakalyuk Y. Kh. And Proskurkin E. B. Pipes with metal anticorrosion coatings, 2nd ed. - M .: Metallurgy, 1985, p. 98), the widespread introduction of pipes and steel structures with these coatings is hampered by the absence of materials resistant to metal melts for the manufacture of large bathtubs, due to high energy losses and color m Tall open metal bath surface and the lack of suitable methods of heating molten metal in a large-sized baths.
Известны способы горячего алюминирования труб с погружением в вертикальные и горизонтальные ванны (Бакалюк Я.Х. и Проскуркин Е.В.) Трубы с металлическими противокоррозионными покрытиями. -М.: Металлургия, 1985, с. 118-121). Known methods for hot aluminizing pipes with immersion in vertical and horizontal baths (Bakalyuk Y. Kh. And Proskurkin EV) Pipes with metal anticorrosive coatings. -M .: Metallurgy, 1985, p. 118-121).
Способ с погружением в вертикальную ванную легко решает задачи защиты зеркала алюминия в связи с уменьшением площади зеркала расплава металла. При вертикальном способе выше качество алюминирования и ниже расход энергии, чем при нанесении покрытия в горизонтальных ваннах. The method with immersion in a vertical bathroom easily solves the problem of protecting the aluminum mirror in connection with the reduction of the area of the mirror of the molten metal. With the vertical method, the quality of aluminization is higher and the energy consumption is lower than when coating in horizontal bathtubs.
Способ покрытия в вертикальной ванне не дает возможности создать высокопроизводительное устройство для алюминирования труб и стальных конструкций в потоке. The coating method in a vertical bath does not make it possible to create a high-performance device for aluminizing pipes and steel structures in a stream.
При горизонтальном способе нанесения горячих покрытий на трубы можно создать высокопроизводительный поток. Однако из-за увеличения поверхности расплава повышается расход цветных металлов и флюсов. Сложно решается проблема изготовления крупногабаритных ванн из-за отсутствия технологических конструкционных материалов, габариты ванн велики в сравнении с вертикальными. With the horizontal method of applying hot coatings to pipes, a high flow rate can be created. However, due to the increase in the surface of the melt, the consumption of non-ferrous metals and fluxes increases. The problem of manufacturing large bathtubs is difficult to solve due to the lack of technological structural materials, the dimensions of the bathtubs are large in comparison with vertical ones.
Применяемые при горячем цинковании способы нагрева расплава металла покрытия в стальных ваннах через стенку при газовом или электрическом нагреве совершенно не приемлемы при нанесении более высокотемпературных покрытий (рабочие температуры расплава "гальвалюм" 610-60oC), чем при цинковании (рабочие температуры 440-470oC). Стойкость ванн цинкования в настоящее время - от 0,3 до 12 мес. Возникают аварийные ситуации с потерями цинка. Поэтому давно возникла проблема применения закрытых крышками футерованных или керамических печей-ванн, обеспечивающих высокую долговечность. Но для реализации таких печей-ванн необходимо решение вопросов нагрева агрессивных расплавов металла.The methods of heating the molten metal of the coating used in hot dip galvanizing in steel baths through the wall during gas or electric heating are completely unacceptable when applying higher-temperature coatings (working temperatures of the galvalyum melt 610-60 o C) than when galvanizing (working temperatures 440-470 o C). The resistance of galvanizing baths is currently from 0.3 to 12 months. Emergencies with zinc losses occur. Therefore, there has long been a problem with the use of lined or ceramic stove-bathtubs closed with lids, providing high durability. But to implement such bath furnaces, it is necessary to solve the problems of heating aggressive metal melts.
Известны способы непрерывного горячего алюминирования полосы и проволоки в стальных ваннах, футерованных хромомагнезитовыми плитами, или в керамических ваннах (Виткин А.И. и Тейндл Т.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. - М.: Металлургия, 1971, с. 428-430). При этом нагрев расплава металла может осуществляться токами высокой частоты с помощью индукторов, располагаемых вокруг керамических ванн или сверху над расплавом металла, или с погружением их защищенных корпусов непосредственно в расплав металла. Такие решения позволяют обеспечить безаварийную работу ванн, но не находят применения в условиях нанесения покрытий на трубы и стальные конструкции из-за больших габаритов ванн. Known methods for continuous hot aluminization of a strip and wire in steel bathtubs lined with chromomagnesite plates, or in ceramic bathtubs (Vitkin A.I. and Teindl T.I. Metal coatings of sheet and strip steel. - M .: Metallurgy, 1971, p. 428 -430). In this case, the heating of the molten metal can be carried out by high-frequency currents using inductors located around ceramic bathtubs or above the molten metal, or by immersing their protected bodies directly in the molten metal. Such solutions make it possible to ensure trouble-free operation of the bathtubs, but do not find application in the conditions of coating pipes and steel structures due to the large dimensions of the bathtubs.
Наиболее перспективны технические решения с применением стальных ванн, футерованных керамикой, и верхними электрическими нагревателями. В этих условиях температура керамической футеровки и корпуса стальной ванны всегда ниже температуры расплава металла. При проникновении расплава металла через дефекты футеровки он застывает и кристаллизуется без коррозионно-агрессивного воздействия на корпус ванны. Такой подход позволяет обеспечить безаварийную работу ванн. The most promising technical solutions with the use of steel bathtubs, lined with ceramics, and top electric heaters. Under these conditions, the temperature of the ceramic lining and the body of the steel bath is always lower than the temperature of the molten metal. When the molten metal penetrates through the defects of the lining, it solidifies and crystallizes without corrosive attack on the bath body. This approach allows for trouble-free operation of the bathtubs.
Возможны и решения, связанные с нагревом керамических или стальных сварных футерованных печей-ванн с расплавом металла покрытия через стенку ванны и футеровку (индукционным способом или путем спирального электронагрева). Но такие способы требуют предварительного нагрева покрываемых изделий до как можно более высоких температур, чтобы нагрев печей-ванн с расплавом металла покрытия был менее интенсивным и сводился в основном к компенсации тепловых потерь. Solutions related to the heating of ceramic or steel welded lined bath furnaces with molten coating metal through the bath wall and lining (by induction or by spiral heating) are also possible. But such methods require preheating of the coated products to the highest possible temperatures so that the heating of the bath furnaces with the molten metal of the coating is less intense and is reduced mainly to compensation for heat loss.
Известны "мокрые" способы нанесения горячих металлических покрытий, когда металл проходит через расплавленный флюс, плавающий на поверхности расплава металла покрытия (Виткин А.И. и Тейндл И.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. - М.: Металлургия, 1971, сс. 34-36, 180-187, 323-330, 408, 427). There are known "wet" methods of applying hot metal coatings when the metal passes through a molten flux floating on the surface of the melt of the coating metal (Vitkin A.I. and Teindl I.I. Metal coatings of sheet and strip steel. - M .: Metallurgy, 1971, pp. 34-36, 180-187, 323-330, 408, 427).
Известен "мокрый" способ с постоянным охлаждением флюса-расплава, плавающего на поверхности металла покрытия (авт. св. СССР N 191985, C 23 C 1/12). The known "wet" method with constant cooling of the flux-melt floating on the surface of the coating metal (ed. St. USSR N 191985, C 23 C 1/12).
Известны "мокрые" способы, когда флюсование во флюсе-расплаве производят в отдельно стоящих ваннах перед алюминированием (A. Hrbek, Slevarenstvi, 1961, т. 9, N 1, с. 35-36). "Wet" methods are known when fluxing in a flux-melt is carried out in separate baths before aluminizing (A. Hrbek, Slevarenstvi, 1961, v. 9, No. 1, pp. 35-36).
Эти известные способы имеют следующие недостатки:
1. Трудность поддерживания постоянного состава флюса из-за разложения хлоридов, которые обычно содержат флюсы (нестабильность процесса).These known methods have the following disadvantages:
1. The difficulty in maintaining a constant flux composition due to the decomposition of chlorides, which usually contain fluxes (process instability).
2. Невозможность применения для покрытий расплава с содержанием алюминия более 0,02-0,05% из-за обильного выделения AlCl3 и, следовательно, невозможность нанесения алюминийцинковых и цинкалюминиевых сплавов.2. The inability to use melt coatings with an aluminum content of more than 0.02-0.05% due to the abundant release of AlCl 3 and, therefore, the impossibility of applying aluminum-zinc and zinc-aluminum alloys.
3. Низкая производительность технологии нанесения покрытий, которая лимитируется необходимостью прогрева и выдержки труб. 3. Low productivity of coating technology, which is limited by the need for heating and aging of pipes.
4. Тяжелые условия труда из-за значительных выбросов вредных газов и пыли в связи с открытым зеркалом расплава металла покрытия. Способ в принципе не позволяет применять закрытые ванны из-за громоздкой механизации перемещения труб. 4. Difficult working conditions due to significant emissions of harmful gases and dust due to the open mirror of the coating metal melt. The method, in principle, does not allow the use of closed baths due to the cumbersome mechanization of the movement of pipes.
5. Аварийность ванн из-за нагрева через металлическую стенку и коррозии под напряжением металла в связи с невозможностью из-за сложной механизации применения керамических ванн с верхним обогревом. 5. The failure of the baths due to heating through a metal wall and corrosion under the voltage of the metal due to the impossibility due to the complex mechanization of the use of ceramic baths with top heating.
При "сухом" способе, когда изделия флюсуют в водном растворе, просушивают и затем погружают в расплав металла покрытия, предварительный нагрев невозможно довести до температуры более 150-250oC, т.к. уже в этом интервале температур защитные пленки флюсов начинают разрушаться.In the "dry" method, when the products are fluxed in an aqueous solution, dried and then immersed in the molten metal of the coating, the preliminary heating cannot be brought to a temperature of more than 150-250 o C, because already in this temperature range, protective flux films begin to break down.
Известен способ цинкования проволоки (патент Японии N 53-160374, C 23 C 1/02, 1980), при котором она после очистки поверхности нагревается при прохождении через ванну с расплавом свинца, затем через ванну с расплавом флюса и ванну с расплавом металла покрытия. A known method of galvanizing wire (Japanese patent N 53-160374, C 23 C 1/02, 1980), in which it is heated after cleaning the surface when passing through a bath with a molten lead, then through a bath with a molten flux and a bath with a molten coating metal.
В этом способе осуществляются предварительный нагрев проволоки и обработка поверхности флюсом-расплавом производства в отдельной ванне. In this method, the wire is preheated and the surface treated with a flux-melt production in a separate bath.
Этот способ применительно к трубам и стальным конструкциям имеет следующие недостатки:
- невысокое качество покрытия труб из-за межкристаллитной коррозии алюминийцинковых покрытий в процессе эксплуатации при наличии в сплаве свинца;
- невозможность применения для покрытий труб расплавов цинка с содержанием алюминия более 0,02-0,05%, поскольку повышается растворимость свинца в сплаве, что приводит к снижению коррозионной стойкости цинкалюминиевых и алюминийцинковых сплавов и ухудшению питьевых качеств воды из-за миграции свинца в воду в условиях водо- и теплоснабжения;
- не исключается возможность аварийности ванн расплава металла покрытия больших габаритов при интенсивном нагреве для догрева массы обрабатываемых труб или стальных конструкций непосредственно в расплаве металла покрытия.This method with respect to pipes and steel structures has the following disadvantages:
- low quality coating of pipes due to intergranular corrosion of aluminum-zinc coatings during operation in the presence of lead in the alloy;
- the inability to use zinc melts with an aluminum content of more than 0.02-0.05% for coating coatings, since the solubility of lead in the alloy increases, which leads to a decrease in the corrosion resistance of zinc-aluminum and aluminum-zinc alloys and a deterioration in the drinking quality of water due to the migration of lead into water in the conditions of water and heat supply;
- the possibility of the accident rate of bathtubs of molten metal of a coating of large dimensions during intensive heating to warm up the mass of processed pipes or steel structures directly in the molten metal of the coating is not excluded.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является способ нанесения металлических покрытий, включающий химическую очистку поверхности, предварительный нагрев в защитной атмосфере (индукционный) до 350-470oC, догрев во флюсе-расплаве до температуры, равной или выше температуры расплава-покрытия (640-650oC), проводку через расплав металла покрытия и скоростное охлаждение [1].Closest to the proposed solution in technical essence is a method of applying metal coatings, including chemical surface cleaning, preliminary heating in a protective atmosphere (induction) to 350-470 o C, heating in a flux-melt to a temperature equal to or higher than the temperature of the melt-coating ( 640-650 o C), wiring through the molten metal coating and high-speed cooling [1].
Данный способ, принятый в качестве прототипа, обеспечивает возможность применения практически безаварийных печей-ванн для расплава металла покрытия за счет менее интенсивного нагрева, т.к. изделия погружают в расплав металла покрытия уже подогретыми. Менее интенсивный нагрев печей-ванн расплава металла покрытия позволяет использовать различные способы нагрева (верхний электрический или через стенку). Для предварительного догрева труб и изделий использован высокоэффективный, нагрев во флюсе-расплаве. This method, adopted as a prototype, makes it possible to use virtually trouble-free furnace baths to melt the coating metal due to less intense heating, because products are immersed in the molten metal coating already heated. Less intense heating of the furnace baths of the molten metal of the coating allows the use of various heating methods (top electric or through the wall). For preheating of pipes and products, highly efficient heating in a flux-melt was used.
Недостатками прототипа являются:
- сложность применения защитной атмосферы, особенно для длинномерных и габаритных изделий, что приводит к существенным затратам и удорожает производство;
- не используется нагрев труб и изделий во флюсе-расплаве для одновременной их термической обработки с целью снятия напряжений и рекристалллизации стали в зоне сварного шва и термического воздействия в процессе сварки с повышением качества обрабатываемых изделий.The disadvantages of the prototype are:
- the difficulty of using a protective atmosphere, especially for long and bulky products, which leads to significant costs and increases the cost of production;
- heating of pipes and products in the flux-melt is not used for their simultaneous heat treatment in order to relieve stresses and recrystallize steel in the weld zone and heat exposure during welding with an increase in the quality of the processed products.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в усовершенствовании технологии нанесения горячих металлических покрытий за счет использования нагрева покрываемых труб и изделий во флюсе-расплаве для одновременной термической обработки - отжига со снятием напряжений и рекристаллизацией стали в зоне сварного шва и термического воздействия, а также благодаря нанесению из водного раствора слоя низкоплавких солей, например хлоридов, для защиты от окисления под твердой коркой хлоридов, образующейся на некоторое время при погружении холодной поверхности в расплав. The technical problem solved by the present invention is to improve the technology of applying hot metal coatings by using the heating of coated pipes and products in a flux-melt for simultaneous heat treatment - annealing with stress relieving and recrystallization of steel in the weld zone and thermal impact, and also due to applying a layer of low-melting salts, for example chlorides, from an aqueous solution to protect against oxidation under the solid crust of chlorides that forms for some time when immersed in the cold surface of the melt.
Поставленная задача осуществляется за счет того, что в способе изготовления стальных электросварных труб и изделий с металлическим покрытием, включающем сварку труб и изделий, очистку и подготовку поверхности, нагрев изделий во флюсе-расплаве до температуры выше рабочей температуры расплава металла покрытия, согласно изобретению после очистки осуществляют обработку изделий в водном растворе низкоплавких солей, сушку, а нагрев во флюсе-расплаве проводят до температуры 680-720oC.The task is carried out due to the fact that in the method of manufacturing steel electric-welded pipes and products with a metal coating, including welding pipes and products, cleaning and surface preparation, heating the products in a flux-melt to a temperature above the working temperature of the molten metal of the coating, according to the invention after cleaning carry out the processing of products in an aqueous solution of low melting salts, drying, and heating in a flux-melt is carried out to a temperature of 680-720 o C.
Отличительные признаки, как показано ниже, позволяют решить поставленную техническую задачу. Distinctive features, as shown below, allow to solve the technical problem.
Усовершенствование технологии нанесения покрытий приводит к повышению качества сварных изделий за счет реализации одновременно с флюсованием отжига при 680-720oC. Для низкоуглеродистых сталей, из которых изготавливают трубы и большинство сварных изделий, при нагреве до данных температур снимаются напряжения, возникающие при сварке и деформациях и происходит рекристаллизация в зоне сварного шва и термического воздействия. Проведение отжига труб или сварных изделий для нормализации после их изготовления традиционными способами (путем специального нагрева) требует сложных дорогостоящих операций с энергетическими затратами и существенно затрудняет подготовку поверхности, связанную с удалением окислов.Improving the coating technology leads to an increase in the quality of welded products due to the simultaneous implementation of fluxing annealing at 680-720 o C. For low-carbon steels, from which pipes and most welded products are made, stresses arising from welding and deformation are removed when heated to these temperatures and recrystallization occurs in the weld zone and the heat. Carrying out annealing of pipes or welded products to normalize after their manufacture by traditional methods (by means of special heating) requires complex expensive operations with energy costs and significantly complicates the surface preparation associated with the removal of oxides.
Повышение качества реализуется также возможностью достижения меньших радиусов изгиба и большего угла развальцовки торцев обработанных по предлагаемому способу труб и участков изделий, т.е. улучшением потребительских свойств. Improving the quality is also realized by the ability to achieve smaller bending radii and a larger flaring angle of the ends of the pipes and sections of products processed by the proposed method, i.e. improvement of consumer properties.
Исключение применения защитной атмосферы достигается путем погружения во флюс-расплав труб и изделий с температурой 20-180oC после нанесения на поверхность слоя низкоплавких солей, например хлоридов, из водных растворов и сушки, которые проводятся в процессе подготовки поверхности.The exclusion of the use of a protective atmosphere is achieved by immersion in flux-melt pipes and products with a temperature of 20-180 o C after applying to the surface of a layer of low melting salts, such as chlorides, from aqueous solutions and drying, which are carried out in the process of surface preparation.
Погружение в горячий (680-720oC) флюс-расплав более холодных труб и изделий, чем по прототипу, приводит к некоторому увеличению времени нагрева их до 680-720oC. Это происходит в связи с отложением сначала на поверхности погружаемых сталей гарнисажных слоев солей и продуктов взаимодействия (солевая рубашка), замерзающих на холодных поверхностях. Но гарнисажные слои при быстром нагреве в расплавах не долго находятся в твердом состоянии и расплавляются. Для малометаллоемких труб и изделий со стенками 1-2 мм это удлинение нагрева может составлять секунды или десятки секунд.Immersion in hot (680-720 o C) flux melt of cooler pipes and products than in the prototype leads to some increase in their heating time to 680-720 o C. This occurs due to the first deposition of the skull layers on the surface of the immersed steels. salts and interaction products (salt shirt), freezing on cold surfaces. But the skull layers during rapid heating in the melts are not long in the solid state and melt. For low-metal pipes and products with walls of 1-2 mm, this heating extension can be seconds or tens of seconds.
Под коркой солевой рубашки (в период ее существования) наблюдается окисление поверхности с последующим ухудшением металлического покрытия (непрокрытие, пятна), если не приняты меры защиты поверхности. В предлагаемом техническом решении защита поверхности от окисления на период погружения во флюс-расплав и существование солевой рубашки (корки) осуществляется легкоплавкими солями хлоридов, нанесенными из водного раствора при подготовке поверхности. Under the crust of the salt jacket (during its existence), surface oxidation is observed, followed by deterioration of the metal coating (non-coating, spots), if surface protection measures are not taken. In the proposed technical solution, the surface is protected from oxidation during immersion in the flux-melt and the existence of a salt jacket (peel) is carried out by fusible chloride salts deposited from an aqueous solution during surface preparation.
За счет более интенсивного (с большим КПД) нагрева во флюсе-расплаве, чем при индукционном предварительном нагреве (по прототипу), общее время обработки практически не снижается при меньших энергозатратах. Due to more intensive (with greater efficiency) heating in the flux-melt than with induction preheating (according to the prototype), the total processing time is practically not reduced at lower energy costs.
Следует отметить, что оптимально погружение во флюс-расплав труб и изделий после подсушки, чтобы меньше вносить влаги во флюс-расплав. Внесение влаги приводит к увеличению газовыделений и потерь солей-компонентов флюса. После сушки на поверхности остается солевая пленка. It should be noted that the immersion in the flux-melt of pipes and products after drying is optimal in order to bring less moisture into the flux-melt. The introduction of moisture leads to an increase in gas evolution and loss of flux component salts. After drying, a salt film remains on the surface.
Упрощение технологии обеспечивается исключением операции продувки защитной атмосферой внутреннего канала труб, что особенно важно при покрытии труб с малыми внутренними диаметрами 8-15 мм. The simplification of the technology is ensured by the exception of the operation of purging the protective atmosphere of the internal channel of the pipes, which is especially important when coating pipes with small internal diameters of 8-15 mm.
Снижение расхода компонентов флюса связано с меньшим его уносом поверхностью труб и изделий при более высокой температуре (снижение вязкости) и возможности большей выдержки над флюсом-расплавом для удлинения стока флюса. Ведь практически весь флюс, уносимый поверхностью, расходуется на взаимодействие с расплавом металла покрытия и теряется. Лишь часть хлоридов можно вернуть в цикл, улавливая их при очистке вентилируемой газовоздушной смеси и применяя специальную регенерацию. The decrease in the consumption of flux components is associated with its lower ablation of the surface of pipes and products at a higher temperature (lower viscosity) and the possibility of a longer exposure over the flux-melt to extend the flux flow. Indeed, almost the entire flux carried away by the surface is spent on interaction with the molten metal of the coating and is lost. Only part of the chlorides can be returned to the cycle, capturing them when cleaning the ventilated gas-air mixture and using special regeneration.
Повышение температуры флюса-расплава также вызывает незначительное увеличение потерь его компонентов из-за роста упругости паров. Но эти потери намного ниже. An increase in the temperature of the flux-melt also causes a slight increase in the loss of its components due to an increase in vapor pressure. But these losses are much lower.
Предлагаемый способ может быть проиллюстрирован следующими примерами конкретного осуществления. The proposed method can be illustrated by the following examples of specific implementation.
Изготовление изделий с покрытиями по предлагаемому способу и по прототипу производили на образцах труб d10•1 мм длиной 300 мм из стали марки 08КП, взятые после сварки на трубоэлектросварочном стане (без дополнительной термической обработки. The manufacture of coated products according to the proposed method and the prototype was carried out on samples of d10 • 1 mm pipes 300 mm long made of 08KP steel, taken after welding on a pipe-welding mill (without additional heat treatment.
Обработку образцов и сравнительные испытания проводили по четырем вариантам (см. таблицу). The processing of samples and comparative tests were carried out according to four options (see table).
Химическую очистку по всем вариантам производили следующим образом: обезжиривали в щелочном растворе с ТМС, промывали, травили в 15-20%-ном H2SO4, промывали, наносили хлоридную пленку по вариантам 1 и 3 и флюс по варианту 4. Сушили при 100-120oC, по варианту 4 (прототипу) - при 150-180oC. Только по варианту 4 нагревали индуктором в защитной атмосфере (технологический азот) до 200 и 300oC. Погружали во флюс-расплав и нагревали в нем. Извлеченные из флюса-расплава образцы-трубы после вытекания расплава (выдержка 1-1,5 мин) погружали в расплав металла покрытия "гальвалюм" или цинк на 3-5 с.Chemical cleaning according to all options was performed as follows: degreased in an alkaline solution with TMS, washed, etched in 15-20% H 2 SO 4 , washed, deposited a chloride film according to options 1 and 3 and a flux according to option 4. Dried at 100 -120 o C, according to option 4 (prototype) - at 150-180 o C. Only option 4 was heated with an inductor in a protective atmosphere (process nitrogen) to 200 and 300 o C. They were immersed in a flux-melt and heated in it. Samples of pipes extracted from the flux-melt after the melt flowed out (holding for 1-1.5 min) were immersed in the metal of the coating metal “galvalum” or zinc for 3-5 s.
Состав расплава "гальвалюм", мас.%:
Алюминий - 55±1
Цинк - 43,5±1
Кремний - 1,5±0,2
Состав расплава цинка - цинк марки "О" с содержанием алюминия 0,1-0,2%. Скоростное охлаждение образцов до 200-250oC проводили обдувкой горячим воздухом.The composition of the melt "galvalum", wt.%:
Aluminum - 55 ± 1
Zinc - 43.5 ± 1
Silicon - 1.5 ± 0.2
The composition of the zinc melt is zinc grade "O" with an aluminum content of 0.1-0.2%. High-speed cooling of the samples to 200-250 o C was carried out by blowing with hot air.
Хлоридную пленку наносили окунанием образцов в водный раствор при температуре 80-85oC:
по варианту 1 в раствор, содержащий 100-120 г/л хлористого цинка (ZnCl2);
по вариантам 2 и 3 в раствор, содержащий, г/л:
Хлористый цинк (ZnCl2) - 70-72,
Хлористый калий (KCl) - 20-22,
Хлористый литий (LiCl) - 15-16.The chloride film was applied by dipping samples in an aqueous solution at a temperature of 80-85 o C:
according to option 1, in a solution containing 100-120 g / l of zinc chloride (ZnCl 2 );
according to options 2 and 3 in a solution containing, g / l:
Zinc chloride (ZnCl 2 ) - 70-72,
Potassium Chloride (KCl) - 20-22,
Lithium Chloride (LiCl) - 15-16.
Флюсование по прототипу проводили в 35%-ном растворе состава, мас.%:
Хлористый литий (LiCl) - 25
Фторид натрия (NaF) - 7
Хлористый калий (KCl) - 45
Хлористый цинк (ZnCl2) - 23
Качество обработки по всем вариантам оценивали по визуальному осмотру (отсутствие непрокрытых пятен, точек), по минимальному радиусу изгиба трубы без оправки вокруг роликов разных размеров без разрушения трубы и покрытия по возможности развальцовки торца трубы с углом 10o с помощью оправки без разрушения трубы и покрытия.Fluxing of the prototype was carried out in a 35% solution of the composition, wt.%:
Lithium Chloride (LiCl) - 25
Sodium Fluoride (NaF) - 7
Potassium Chloride (KCl) - 45
Zinc Chloride (ZnCl 2 ) - 23
The processing quality for all options was assessed by visual inspection (absence of uncovered spots, dots), by the minimum bending radius of a tube without a mandrel around various sized rollers without destroying the pipe and coating, if possible by expanding the pipe end with an angle of 10 o using a mandrel without destroying the pipe and coating .
Способ может быть осуществлен в линиях с поштучной проводкой труб через печь-ванну с флюсом расплавом (например, с электродным нагревом), а затем через печь-ванну с расплавом металла покрытия (футерованную, с верхним резисторным электрическим нагревом). Возможна обработка в линиях как с горизонтальными, так и с вертикальными печами-ваннами. The method can be carried out in lines with the piece-wise piping of pipes through a furnace bath with a flux melt (for example, with electrode heating), and then through a furnace bath with a molten metal coating (lined, with upper resistor electric heating). Processing is possible in lines with both horizontal and vertical bath furnaces.
Из изложенного следует, что предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет:
упростить технологию за счет совмещения операций флюсования с термической обработкой труб,
исключить применение защитной атмосферы и продувку внутренних каналов труб защитной атмосферой,
улучшить пластические свойства труб (понизить минимальный радиус изгиба трубы без разрушения покрытия и обеспечить возможность развальцовки трубы с торца) за счет проведения отжига и рекристаллизации одновременно с флюсованием.From the above it follows that the proposed technical solution in comparison with the prototype allows you to:
to simplify the technology by combining fluxing operations with heat treatment of pipes,
to exclude the use of a protective atmosphere and purging of the internal channels of the pipes with a protective atmosphere,
to improve the plastic properties of pipes (to reduce the minimum bending radius of the pipe without destroying the coating and to ensure the possibility of flaring the pipe from the end) due to annealing and recrystallization simultaneously with fluxing.
Предлагаемый способ может найти широкое применение при производстве труб с коррозионно-стойкими покрытиями (алюминий-цинковыми и алюминиевыми) в первую очередь водогазопроводных электросварных тонкостенных труб с условным проходом 8-65 мм с алюминийцинковыми покрытиями для внутриквартирных разводок и теплообменного оборудования, для теплообменников типа "вода-вода", "вода-пар", "вода-продукты сжигания топлива". The proposed method can be widely used in the production of pipes with corrosion-resistant coatings (aluminum-zinc and aluminum), primarily water-gas electric-welded thin-walled pipes with a nominal bore of 8-65 mm with aluminum-zinc coatings for in-house wiring and heat exchange equipment, for water-type heat exchangers -water "," water-steam "," water-fuel combustion products ".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121086A RU2110601C1 (en) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95121086A RU2110601C1 (en) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95121086A RU95121086A (en) | 1997-11-27 |
| RU2110601C1 true RU2110601C1 (en) | 1998-05-10 |
Family
ID=20174694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95121086A RU2110601C1 (en) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2110601C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457274C2 (en) * | 2010-09-20 | 2012-07-27 | Ян Натанович Липкин | Application method of hot metal coatings |
-
1995
- 1995-12-14 RU RU95121086A patent/RU2110601C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457274C2 (en) * | 2010-09-20 | 2012-07-27 | Ян Натанович Липкин | Application method of hot metal coatings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO178977B (en) | Process for continuous hot dip coating of a ferritic chromium alloy steel strip with aluminum | |
| NO333662B1 (en) | Flux, flux bath and hot drip galvanizing method | |
| US2300400A (en) | Heat corrosion resistant metallic material | |
| JPH0321627B2 (en) | ||
| US4891274A (en) | Hot-dip aluminum coated steel sheet having excellent corrosion resistance and heat resistance | |
| US4456663A (en) | Hot-dip aluminum-zinc coating method and product | |
| CN101660116A (en) | Hot dipping alumetizing process of steel radiator | |
| US4592965A (en) | Surface treatment of high-nickel/iron alloy steel plate for LNG or LPG tanks | |
| GB1593509A (en) | Process for coating stainless steel strip with a lead/tin alloy | |
| JPH062932B2 (en) | Method for continuous hot dipping of ferritic chrome alloy steel strip with aluminum | |
| JP2768871B2 (en) | Melt coating method for chromium-containing steel | |
| US6143364A (en) | Hot dip plating method and apparatus | |
| RU2110601C1 (en) | Method of manufacturing steel electric-welded pipes and objects with metal coatings | |
| JPS5915980B2 (en) | Method for producing thick pure aluminum coating on small diameter pipe material | |
| GB2080833A (en) | Coating with Zn/Al alloy by hot dipping | |
| CN1381607A (en) | Integrally hot-dip aluminized heat exchanger and its technology | |
| JP2001355051A (en) | HOT DIP Zn-Sn PLATED STEEL SHEET EXCELLENT IN CORROSION RESISTANCE | |
| KR890000467B1 (en) | Process for partial hot dipping of steel strips | |
| Leonard | Continuous hot dip coatings | |
| Toklu et al. | Investigation on effects of steel surface properties on galvanization behavior | |
| KR100256370B1 (en) | The method for al coated sheet | |
| JP3494134B2 (en) | Hot-dip plating method | |
| RU1799398C (en) | Method of metallic coating application | |
| Silman | Continuous Hot-Dip Aluminizing of Steel Strip | |
| JP2002105615A (en) | HOT-DIP Sn-Mg COATED STEEL SHEET |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071215 |