ES2236664T3 - Procedimiento y dispositivo para el curvado por induccion de tubos. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el curvado por inducción de tubos, en particular tubos de gran diámetro, en una instalación de curvado por inducción, en el que durante el proceso de curvado se ejerce una presión que actúa sobre el tubo inmediatamente detrás de la zona de calentamiento, caracterizado porque cada vez el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento se lleva con empleo de esfuerzos sobre al menos dos sitios del contorno, y en un plano que se elige porque en él se espera la máxima ovalidad, hasta alcanzar el diámetro exterior nominal del arco de tubo, en donde la prolongación hacia atrás del plano pasa por el punto central de rotación del brazo (8) de curvado de la instalación de curvado por inducción.

Description

Procedimiento y dispositivo para el curvado por inducción de tubos.

La invención concierne a un procedimiento y un dispositivo para el curvado por inducción de tubos según el preámbulo de la reivindicación 1 o de la reivindicación 8.

Por el documento DE-OS 2112019 se conoce un procedimiento y un dispositivo para el curvado por inducción de tubos. En ese procedimiento se calienta parcialmente un tramo de tubo en todo su contorno por medio de una bobina de inducción y se curva el tubo con ayuda de un brazo de curvar. En este procedimiento es una desventaja que debido a las fuerzas actuantes el arco de tubo presenta en toda la zona del arco una ovalidad que hace necesario un trabajo posterior de la zona del arco a fin de conseguir el diámetro predeterminado.

Para superar ese problema ya ha sido propuesto (DE 3150381 A1) que durante el proceso de curvado e inmediatamente delante o detrás o bien delante y detrás de la zona de calentamiento, en al menos dos planos perpendiculares entre sí, se ejerza una presión que en caso necesario actúe por ambos lados del tubo y se desarrolle de forma que circunde toda la extensión del arco. Esa presión debe provocar una ovalidad previa que tenga en cuenta además una recuperación elástica en sentido contrario en la región elastoplástica del material, tanto en el plano de curvatura horizontal como también en el vertical.

Esta forma de proceder presentada tiene que efectuarse sobre una instalación en la que delante o detrás o bien delante y detrás del inductor, en una estructura que se puede ajustar en la separación lateral del tubo, al menos están dispuestos cuatro rodillos de compresión que con ayuda de servomotores hidráulicos en sí conocidos se pueden ajustar de forma continua en su separación por un sistema hidráulico a través de elementos hidráulicos en al menos dos planos que están situados perpendiculares entre sí.

La forma de proceder presentada no conduce al éxito deseado puesto que la necesaria ovalización previa o la esperable recuperación elástica solamente se puede conseguir con poca exactitud. Puede quedar preajustada en exceso o demasiado poco de manera que después de la recuperación elástica permanece una ovalidad no tolerable. El ajuste previo es problemático puesto que depende de muchos parámetros a la vez. Influyen la relación s/D, la relación R/D y el material. También el proceso de fabricación del tubo de partida influye en el grado de la recuperación elástica.

En el documento JP 56026625 A está publicado un dispositivo para el curvado por inducción de tubos. Delante del inductor está dispuesta una guía compuesta de un dispositivo de soporte que rodea al tubo con un gran número de rodillos de compresión repartidos sobre el perímetro.

La separación de dos rodillos de compresión situados uno frente a otro corresponde al diámetro exterior actual del tubo que entra. Los rodillos de compresión que se pueden ajustar a una separación predeterminada deben impedir la ovalización del tubo curvado. Con preferencia, por cada juego de rodillos están previstos dos rodillos de compresión dispuestos con separación axial entre sí.

La invención tiene como tarea presentar un procedimiento y un dispositivo para el curvado por inducción de tubos con el que se puede evitar de modo constante la formación de una ovalidad no permitida en la zona del arco.

Esta tarea queda ampliamente resuelta en el preámbulo de las reivindicaciones 1 u 8 juntamente con las características distintivas contenidas en las mismas. Otras configuraciones ventajosas son el objeto de las restantes reivindicaciones.

De acuerdo con la teoría de la invención, en todos los casos el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento, en uno de los planos que se ha seleccionado como en donde se espera la máxima ovalidad, se lleva de modo forzado al diámetro exterior nominal del arco de tubo sobre al menos dos puntos del contorno, cortando el plano en su prolongación trasera el punto central de rotación del brazo de curvado.

Debido a las desiguales proporciones de los esfuerzos en la zona de tracción en comparación con la zona de compresión, la forma oval no queda simétrica con respecto al sistema de coordenadas. A fin de tener esto en cuenta se propone como una mejora disponer un tercer rodillo de compresión en el campo de la zona de compresión.

A diferencia del procedimiento conocido no se produce ninguna ovalización previa sino que una y otra vez se fuerza el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento.

Este modo de proceder parte de la base de que al inicio del proceso de curvado se tiene que generar en primer lugar una pieza de arco para poder ejercer mediante rodillos ajustables una fuerza de deformación controlada sobre dicho primer tramo de arco y no sobre el tubo de partida.

A fin de poder impedir la ovalización que usualmente se origina y se marca con más fuerza a medida que progresa el proceso de curvado, con preferencia se ajustan los dos rodillos situados uno frente a otro y en caso necesario también un tercer rodillo.

Las posiciones de ajuste óptimas y las separaciones de los rodillos se obtienen en cada caso mediante cálculos previos, por ejemplo mediante el método de elementos finitos (FEM). Para ello se pueden elegir las zonas del contorno en las cuales se origina la máxima ovalidad. La presión de sostén de los rodillos ajustados tiene que ser tan elevada que a pesar de los crecientes esfuerzos que actúan en contra, las distancias consignadas entre ellos permanezcan invariables.

De esta manera los tramos de arco que salen de la zona de calentamiento son forzadamente deformados bajo control y se impide la formación de una ovalidad inadmisible.

Otras características ventajosas y otras ventajas y detalles de la invención se desprenden de la siguiente descripción de un ejemplo de ejecución representado en un dibujo.

Se muestran:

Figura 1 de forma esquemática la comparación entre una sección de tubo curvado con respecto a una sección ideal de un tubo,

Figura 2 la distribución de espesores de pared en una sección de un tubo curvado,

Figura 3 de forma esquemática una instalación de curvado por inducción configurada de acuerdo con la invención,

Figura 4 una vista en la dirección X en la figura 3.

En la figura 1 se ha dibujado esquemáticamente para demostración una sección 2 transversal de tubo curvada por inducción sobre una sección 1 transversal de tubo ideal.

Como bien se puede apreciar, la sección 1 transversal de tubo que originalmente era casi circular, se comprime adquiriendo forma oval por los esfuerzos que actúan durante el curvado por inducción. Si se designa con X el plano horizontal de curvado entonces resulta evidente que en el eje Y la sección 2 transversal de tubo se desplaza hacia fuera y queda por fuera de la sección 1 transversal de tubo, y al revés, en el eje X la sección 2 transversal de tubo curvado se desplaza hacia dentro y al menos en uno de los lados queda completamente dentro de la sección 1 transversal de tubo ideal.

La figura 2 muestra la misma sección 2 transversal de un tramo de arco que la figura 1 pero con una representación exagerada del espesor de pared. De modo conocido el tubo de partida no solamente se comprime hasta forma oval por las fuerzas que actúan durante el curvado por inducción, sino que a la vez se reduce el espesor 3 de pared en la zona de tracción y se ensancha el espesor 4 de pared en la zona de compresión.

En la figura 3 se ha representado esquemáticamente una instalación 5 de curvado por inducción configurada de acuerdo con la invención. Está compuesta por un inductor 6 refrigerado con agua, aquí tan solo esbozado, un elemento 7 de apriete con un brazo 8 de curvado fijado a él. Las líneas de fuga del inductor 6 y del brazo 8 de curvado se cortan en el punto 9 de giro.

El proceso de curvado se desarrolla ahora de forma que el tubo 10 de partida se calienta mediante el inductor 6 en una estrecha banda sobre el perímetro. El elemento 7 de apriete colocado sobre el extremo frontal está unido con un brazo 8 de curvado que se gira lentamente de acuerdo con el movimiento de avance. Debido al giro actúan fuerzas sobre la estrecha banda calentada del tubo 10 de partida y le obligan a seguir la vía curva determinada por el radio R del arco.

A fin de contrarrestar el efecto de ovalización representado en las figuras 1 y 2 se ha dispuesto de acuerdo con la invención una estructura 11 detrás del inductor 6. En este ejemplo de ejecución está dotada con tres rodillos 14, 14', 14'' de compresión que con preferencia se pueden ajustar hidráulicamente (véase la figura 4). Con preferencia, los rodillos 14, 14', 14'' de compresión vistos en sección transversal tienen una forma de diábolo.

Se han representado de forma esbozada los agregados 12, 13, 13' hidráulicos que accionan el ajuste de los rodillos de compresión. En este ejemplo de ejecución están dispuestos de tal manera que en el eje Y están los dos 13, 13' situados de modo aproximado uno frente a otro y en el eje X se encuentra un agregado 12 hidráulico en el campo de la zona de compresión. Las flechas periféricas que se han dibujado en los agregados 13, 13' hidráulicos quieren señalar la posibilidad de que se puede ajustar de forma variable la posición óptima.

Lista de símbolos de referencia

Nr.	Designación
1	sección transversal ideal del tubo
2	sección transversal curvada del tubo
3	espesor de pared en la zona de tracción
4	espesor de pared en la zona de compresión
5	instalación de curvado por inducción
6	inductor
7	elemento de apriete
8	brazo de curvado
9	tubo de giro
10	tubo de partida
11	estructura
12	agregado hidráulico
13,13'	agregado hidráulico
14,14',14''	rodillos de compresión

Claims (11)

1. Procedimiento para el curvado por inducción de tubos, en particular tubos de gran diámetro, en una instalación de curvado por inducción, en el que durante el proceso de curvado se ejerce una presión que actúa sobre el tubo inmediatamente detrás de la zona de calentamiento, caracterizado porque cada vez el tramo de arco que abandona la zona de calentamiento se lleva con empleo de esfuerzos sobre al menos dos sitios del contorno, y en un plano que se elige porque en él se espera la máxima ovalidad, hasta alcanzar el diámetro exterior nominal del arco de tubo, en donde la prolongación hacia atrás del plano pasa por el punto central de rotación del brazo (8) de curvado de la instalación de curvado por inducción.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada se ejerce la primera vez cuando el primer tramo de arco ha alcanzado la necesaria extensión del arco para que se le pueda acoplar un medio de guiado.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada se ejerce sobre dos sitios del contorno situados enfrente uno de otro.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el plano del esfuerzo de deformación controlada coincide aproximadamente con el plano de curvatura vertical.

5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el esfuerzo de deformación controlada se ejerce sobre tres sitios dispuestos de forma repartida sobre el contorno.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el tercer sitio del esfuerzo de deformación controlada está situado en el plano de curvatura horizontal en el campo de la zona de compresión.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el número, la posición y las separaciones de los sitios del esfuerzo de deformación controlada se obtienen por estimación o por cálculo.

8. Dispositivo para la ejecución del procedimiento según la reivindicación 1 con un inductor (6) refrigerado con agua, un brazo (8) de curvado y una estructura (11) dispuesta detrás del inductor en la que están fijados unos rodillos de compresión (14, 14', 14'') que se pueden ajustar radialmente de forma continua, caracterizado porque están dispuestos al menos dos rodillos de compresión (14, 14', 14'') desplazables en la dirección del contorno que durante el proceso de curvado se pueden ajustar y fijar a una separación predeterminada.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque están previstos dos rodillos de compresión que están situados uno enfrente de otro.

10. Dispositivo según las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque el mecanismo de ajuste para los rodillos de compresión está provisto con un tope.

11. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el desplazamiento de los dos rodillos de compresión situados uno enfrente de otro está acoplado de forma compartida.