АО «Выксунский металлургический завод», Выкса, Россия¹ ; Выксунский филиал НИТУ «МИСиС», Выкса, Россия²:

А. В. Король, главный специалист по технологии производства бесшовных труб¹, доцент кафедры технологий и оборудования обработки металлов давлением², канд. техн. наук, эл. почта: korol_av@omk.ru

Выксунский филиал НИТУ «МИСиС», Выкса, Россия:

А. В. Гончарук, профессор кафедры технологий и оборудования обработки металлов давлением, докт. техн. наук, эл. почта: gon@misis.ru

НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:
А. С. Алещенко, заведующий кафедрой обработки металлов давлением, канд. техн. наук, эл. почта: aleschenko.as@misis.ru

АО «Выксунский металлургический завод», Выкса, Россия¹ ; НИТУ «МИСиС», Москва, Россия²:
А. Р. Шамилов, главный специалист по прокатному инструменту¹, аспирант кафедры обработки металлов давлением², эл. почта: shamilov_ar@omk.ru

Освоение новых шельфовых месторождений нефти и газа невозможно при использовании труб из углеродистых и низколегированных марок сталей ввиду их неспособности эффективно противостоять агрессивной среде. Поэтому актуальной задачей производителей трубной продукции является разработка и освоение технологии массового производства бесшовных труб из сталей мартенситного класса с повышенным содержанием хрома. В статье рассмотрены особенности технологии получения бесшовных труб из марок стали типа 13Cr при прошивке заготовки на двухвалковом стане винтовой прокатки с неприводным направляющим инструментом — линейкой. Представлены результаты физического моделирования на лабораторном стане винтовой прокатки МИСиС-130Д. Для выявления особенностей прошивки в процессе физического моделирования меняли коэффициент вытяжки (за счет использования оправок прошивного стана разного диаметра и изменения толщины стенки гильзы), варьировали угол подачи и прошивали заготовки при разной температуре. Кроме того, для сравнительного анализа проводили прошивку стали 45. В процессе исследований фиксировали машинное время прошивки и усилие на валок прошивного стана. Были получены недокаты, на которых измеряли величину шага гильзы, а также определяли площадь контактной поверхности прошиваемого металла с валками. Проведена оценка энергосиловых параметров прошивки при различных настройках прошивного полупромышленного стана МИСиС-130Д. Для сравнения полученных значений усилия было проведено моделирование процесса прошивки в программном комплексе QForm 2D/3D. В качестве материала исходной заготовки выбрана сталь марки 20Х13 с характеристиками сопротивления деформации, полученными по результатам испытания образцов с использованием комплекса для физического моделирования термомеханических процессов Gleeble System 3800.

1. Крылов П. В., Ширяев А. Г., Чикалов С. Г. и др. Разработка марок стали для труб повышенной и высокой прочности, стойких к углекислотной коррозии, в хладостойком исполнении // Территория нефтегаз. 2017. № 12. С. 48–53.
2. Лаев К. А. Влияние легирования и термической обработки на структуру и свойства коррозионностойких высокохромистых сталей мартенситного и супер мартенситного классов для изготовления труб нефтегазового сортамента : дис. … канд. техн. наук. — Челябинск : Южно-Уральский государственный университет, 2016. — 142 с.
3. Шакиров Э. И. Эксплуатация скважин коррозионного фонда «РН – Пурнефтегаз». Методы борьбы с коррозией // Инженерная практика. 2010. № 6. С. 56–65.
4. Крылов П. В., Филиппов А. Г., Ширяев А. Г., Чикалов С. Г., Пышминцев И. Ю. и др. Разработка и освоение промышленного производства обсадных труб из стали 13Cr с резьбовыми соединениями класса премиум для морских месторождений ПАО «ГАЗпром» // Газовая промышленность. 2017. № 12. С. 34–38.
5. Лубе И. И., Трутнев Н. В., Тумашев С. В., Красиков А. В., Ульянов А. Г. и др. Повышение стойкости оправок прошивного стана при производстве бесшовных труб из нержавеющей стали мартенситного класса марки типа 13Сr в линии ТПА 159-426 АО ВТЗ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76, № 12. С. 1259–1264. DOI: 10.32339/0135-5910-2020-12-1259-1264.
6. Трутнев Н. В., Красиков А. В., Ульянов А. Г., Лубе И. И., Космацкий Я. И. и др. Освоение производства бесшовных труб из нержавеющей стали мартенситного класса марки типа 13Сr на ТПА 159–426 АО ВТЗ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 12. С. 68–71. DOI: 10.32339/0135-5910-2018-12-68-71.

7. Mauro B., Gennaro V. Stainless steel and CRA seamless tubes production // AISTech – Iron and Steel Technology Conference Proceedings. 2016. Vol. 2. P. 2359–2365.
8. Pyshmintsev I. Y., Bityukov S. M., Pastukhov V. I., Danilov S. V., Vedernikova L. O. et al. Evolution of microstructure in stainless martensitic steel for seamless tubing // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1915. P. 040048. DOI: 10.1063/1.5017396.
9. Романцев Б. А., Гончарук А. В., Вавилкин Н. М., Самусев С. В. Трубное производство. — М. : Издательский дом НИТУ «МИСиС», 2011. — 970 с.
10. Меркулов Д. В., Чепурин М. В., Топоров В. А., Толмачев В. С. и др. Диаметр прошиваемой заготовки и качество гильз и труб // Труды XX Юбилейной научно-технической конференции «Трубы – 2012». — Челябинск : ООО «Полиграф-Мастер», 2012. — С. 167–171.
11. Матвеев Б. Н., Голубчик Р. М. Новые исследования процесса прошивки заготовок в косовалковых станах // Сталь. 2000. № 9. С. 53–58.
12. Orlov D. A., Gamin Y. V., Goncharuk A. V. et al. Development and investigation of piercing process using cooled guide shoes // Metallurgist. 2021. Vol. 65. P. 389–399. DOI: 10.1007/s11015-021-01168-z.
13. Murillo-Marrodán A., García E., Barco J., Cortés F. Analysis of wall thickness eccentricity in the rotary tube piercing process using a strain correlated FE model // Metals. 2020. Vol. 10, Iss. 8. P. 1045. DOI: 10.3390/met10081045.
14. Gamin Y. V., Skripalenko M. M., Romantsev B. A. et al. Prediction of billet fracture at two-high screw rolling piercing // Metallurgist. 2021. Vol. 64. P. 1020–1028. DOI: 10.1007/s11015-021-01093-1.
15. Mikhalkin D. V., Korsakov A. A., Panasenko O. A. et al. Parameters of the deformation zone and boundary conditions of the piercing process // Metallurgist. 2023. Vol. 65. P. 137–146. DOI: 10.1007/s11015-021-01141-w.
16. Toporov V. A., Stepanov A. I., Panasenko O. A. et al. Use of finite-element modeling to improve the piercing operation on a piercing mill // Metallurgist. 2014. Vol. 58. P. 563–567. DOI: 10.1007/s11015-014-9954-7.
17. Вавилкин Н. М. Количественная оценка условий образования осевого разрушения при винтовой прокатке // Черные металлы. 2022. № 2. С. 19–22. DOI: 10.17580/chm.2022.02.04.
18. Чекмарев А. П., Ваткин Я. Д., Ханин М. И. и др. Прошивка в косовалковых станах. — М. : Металлургия, 1967. — 240 с.
19. Iskhakov R. V., Gamin Yu. V., Kadach M. V., Budnikov A. S. Development of radial-shear rolling mill special stands for continuous cast billets deformation // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 966. P. 012074. DOI: 10.1088/1757-899X/966/1/012074.
20. Король А. В. Совершенствование двухвалковой винтовой прошивки на основе моделирования и разработки новых технических решений : дис. … канд. техн. наук. — Челябинск : Южно-Уральский государственный университет, 2016. — 139 с.
21. Korol A. V. Improving processes of screw rolling in seamless hot-roolled pipe industry. — Venice : International Rolling Conference and 6^th European Rolling Conference Rolling, 2013.