RU189271U1

RU189271U1 - Blank for the manufacture of large diameter steel pipe

Info

Publication number: RU189271U1
Application number: RU2019101868U
Authority: RU
Inventors: Александр Игоревич Романцов; Михаил Александрович Федоров; Антон Александрович Черняев; Александр Олегович Котлов; Дмитрий Алексеевич Мурзин; Марат Равилевич Мустафин; Алексей Александрович Булыгин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ")
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-05-17

Abstract

Полезная модель относится к области гибридной лазерно-дуговой сварки продольных швов стальных труб большого диаметра с толщиной стенки от 25 мм до 50 мм. Заготовка для изготовления стальной трубы большого диаметра выполнена сформованной встык с разделкой кромок на основе Y-образной конфигурации в верхней части кромок, при этом нижняя часть разделки, обращенная внутрь, выполнена П-образной формы, имеющей глубину в направлении стыка кромок и ширину между противоположными вертикальными участками. Отношение величин глубины и ширины не более 2. Углы П-образной нижней части разделки возможно выполнять скругленными. Технический результат: расширение арсенала средств подобного назначения, кроме того, применение трубной заготовки с новой конфигурацией кромок обеспечит выпуск труб большого диаметра без характерных дефектов в виде провисания корневого шва с внутренней стороны и некачественного облицовочного внутреннего шва. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the field of hybrid laser-arc welding of longitudinal welds of large-diameter steel pipes with a wall thickness of 25 mm to 50 mm. The billet for the manufacture of large diameter steel pipe is formed end-to-end with groove edges based on a Y-shaped configuration in the upper part of the edges; plots. The ratio of the depth and width of not more than 2. The corners of the U-shaped bottom of the groove may be rounded. Technical result: the expansion of the arsenal of tools for this purpose, in addition, the use of tubular billet with a new configuration of edges will ensure the release of large-diameter pipes without characteristic defects in the form of sagging of the root seam from the inside and poor-quality facing internal seam. 1 hp f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области гибридной лазерно-дуговой сварки или лазерной сварки продольных швов стальных труб большого диаметра с толщиной стенки от 25 мм до 50 мм.The invention relates to the field of hybrid laser-arc welding or laser welding of longitudinal welds of large-diameter steel pipes with a wall thickness from 25 mm to 50 mm.

Характерной особенностью гибридной лазерно-дуговой сварки или лазерной сварки является возникновение эффекта стекающих застывших капель (также называемого «хампинг-эффект») вследствие накопления большого количества расплавленного металла в виде капель и подтеков, которые, не удерживаясь в сварном шве, стекают под действием силы тяжести, образуя характерную неровность снизу корневого шва. Кроме того, застывшие капли мешают проведению сварки внутреннего облицовочного шва, так как горящая дуга не сможет успеть расплавить застывшие капли, в результате таких обстоятельств сварочная проволока будет упираться в каплю и дуга погаснет.A characteristic feature of a hybrid laser-arc welding or laser welding is the occurrence of the effect of falling frozen drops (also called the “Humping effect”) due to the accumulation of a large amount of molten metal in the form of droplets and stains that, not being held in the weld, flow under the action of gravity , forming a characteristic unevenness at the bottom of the root suture. In addition, frozen droplets interfere with the welding of the internal facing seam, since the burning arc will not be able to melt the frozen droplets, as a result of such circumstances, the welding wire will rest against the droplet and the arc will go out.

Для предотвращения образования неровностей корневого шва на трубной заготовке для производства труб большого диаметра применяются различные технические решения, в том числе связанные с варьированием конфигурации разделки кромок трубной заготовки, влияющей на качество сварного шва.To prevent the formation of irregularities of the root seam on the pipe billet for the production of large diameter pipes, various technical solutions are applied, including those associated with varying the configuration of the edges of the pipe billet, affecting the quality of the weld.

Из описаний к патентам: RU №2667194, RU №2642218, RU №2637034, RU №2637038 известны средства того же назначения, что и предлагаемая полезная модель. Каждое их указанных средств представляет собой сформованную трубную заготовку, предназначенную для производства стальных труб большого диаметра. Такая трубная заготовка выполнена с двусторонней разделкой с симметричными скосами кромок, открытыми наружу и внутрь трубной заготовки. Данный прием обеспечивает возможность полного проплавления притупления кромок трубной заготовки, но отрицательно сказывается на качестве корневого шва вследствие стекающих застывших капель. Так, выполнение конфигурации кромок трубной заготовки представляет собой штатную операцию по фрезерования кромок на кромкофрезерной установке. Тем не менее, назначение трубной заготовки обусловливает при сварке продольного шва трубы большого диаметра с использованием лазера некачественный корневой шов вследствие удержания капель металла в нижней части разделки за счет высокого уровня сил поверхностного натяжения, обусловленного большой площадью соприкосновения поверхности каждой капли расплава с поверхностью металла разделки. В итоге капли металла не покидают сварочную ванну и являются причиной для неровностей коневого шва.From the descriptions to the patents: RU No. 2637194, RU No. 2622218, RU No. 2637034, RU No. 263,738, means of the same purpose are known as the proposed utility model. Each of these means is a molded tubular billet intended for the production of steel pipes of large diameter. Such a tube blank is made with double-sided cutting with symmetrical bevel edges open to the outside and inside of the tube blank. This technique provides the possibility of complete penetration of the blunting of the edges of the billet, but adversely affects the quality of the root seam due to flowing down frozen drops. Thus, the configuration of the edges of the billet is a regular operation for milling edges on the edge milling machine. However, the appointment of the billet causes a low-quality root weld when welding a longitudinal weld of a large-diameter pipe using a laser due to the retention of metal droplets in the lower part of the groove due to the high level of surface tension forces caused by the large area of contact of the surface of each melt drop with the groove metal. As a result, metal droplets do not leave the weld pool and are the cause for unevenness of the knit weld.

Из описания к патенту RU №2640119 известна сформованная встык трубная заготовка, предназначенная для производства стальных труб большого диаметра, выполненная с разделкой кромок, имеющих конфигурацию на основе Y-образной разделки. Так, в верхней части разделки срезы кромок выполнены симметричными относительно притупления и открытыми наружу; в нижней части - срезы выполнены однонаправленными и совмещенными в сформованной встык трубной заготовке.From the description of the patent RU №2640119 known butt-molded tubular billet, designed for the production of steel pipes of large diameter, made with groove edges, having a configuration based on the Y-shaped groove. So, in the upper part of the cutting edge sections are made symmetrical with respect to blunting and open to the outside; in the lower part, cuts are made unidirectional and aligned in the butt-formed tubular billet.

Выполнение кромок трубной заготовки такой конфигурации на кромкофрезерной установке предполагает смену режущего инструмента при выполнении верхней и нижней разделок кромок. Данное обстоятельство усложняет выполнение кромок по сравнению с выполнением двусторонних симметричных кромок.The execution of the edges of the billet of such a configuration on the edge milling unit involves changing the cutting tool when performing the upper and lower grooves of the edges. This circumstance complicates the execution of edges in comparison with the performance of bilateral symmetrical edges.

Кроме того, при обжатии трубной заготовки необходимость точного совмещения срезанных кромок в нижней части разделки предполагает как минимум ровный край листа, идентичное усилие прижима при точном выполнении этого среза. Однако при производстве труб не всегда существует возможность выполнения приведенных выше условий.In addition, when crimping a tubular billet, the need for precise alignment of the cut edges in the lower part of the groove implies at least a smooth edge of the sheet, identical to the pressing force when this cut is accurately performed. However, in the manufacture of pipes it is not always possible to fulfill the above conditions.

Таким образом, технической проблемой при создании трубных заготовок для производства труб большого диаметра является придание разделке сформованной трубной заготовки формы, обеспечивающей качественный сварной шов при многопроходной сварке (с наличием корневого и облицовочных швов), и изготовление такой заготовки, которое не сопряжено с процессом совмещения кромок разделки в процессе обжима трубной заготовки. Иными словами, техническая проблема заключается в создании технического решения, альтернативного известному техническому решению и расширяющего арсенал средств подобного назначения, при этом технический результат заключается в реализации предлагаемой полезной модели своего назначения.Thus, a technical problem in creating pipe billets for the production of large-diameter pipes is to give the cutting of the formed pipe billet a form that ensures a high-quality weld with multipass welding (with root and facing seams), and making such a billet that is not associated with the process of edge alignment cutting in the process of crimping tubular billet. In other words, the technical problem is to create a technical solution, alternative to the well-known technical solution and expanding the arsenal of tools for this purpose, while the technical result is to implement the proposed utility model of its purpose.

Обеспечивает решение технической проблемы предлагаемая полезная модель, а именно: заготовка для изготовления стальной трубы большого диаметра, которая выполнена сформованной встык с разделкой кромок на основе Y-образной конфигурации в верхней части кромок, при этом нижняя часть разделки, обращенная внутрь, выполнена П-образной формы, имеющей глубину в направлении стыка кромок и ширину между противоположными вертикальными участками, причем отношение величин глубины и ширины не более 2. Углы П-образной нижней части разделки возможно выполнять скругленными.Provides a solution to the technical problem of the proposed utility model, namely: billet for the manufacture of steel pipe of large diameter, which is made by butt-butt butt-cutting based on the Y-shaped configuration in the upper part of the edges, while the lower part of the cutting, turned inward, made U-shaped a shape that has a depth in the direction of the junction of the edges and a width between the opposite vertical sections, and the ratio of the depth and width values is no more than 2. The angles of the U-shaped bottom of the groove may be lick rounded.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующим образом.The essence of the proposed utility model is explained as follows.

При выполнении внутренней разделки в нижней части кромок П-образной формы исключается необходимость в совмещении кромок стального листа, кроме совмещаемых кромок для формирования притупления. Следовательно, наличие кромок нижней части разделки иной формы, чем в выбранном ближайшем аналоге (RU №2640119), обусловливает:When performing internal cutting in the lower part of the edges of the U-shaped form eliminates the need for combining the edges of the steel sheet, in addition to the combined edges for the formation of blunting. Consequently, the presence of the edges of the lower part of the cutting of a different form than in the selected closest analogue (RU # 2640119) causes:

- создание альтернативной трубной заготовки для производства труб большого диаметра;- the creation of an alternative billet for the production of large diameter pipes;

- при производстве трубы большого диаметра из стали выполнение сварного шва методом многопроходной сварки с использованием лазера для выполнения корневого шва с исключением стекающих застывших капель с внутренней стороны такого шва.- in the manufacture of large-diameter pipes from steel, weld the method of multipass welding using a laser to perform a root weld with the exception of falling frozen drops from the inner side of such a weld.

Особенности полезной модели поясняются фигурой чертежа, на которой изображен стык кромок сформованной трубной заготовки 1.Features of the utility model are illustrated by the figure of the drawing, which shows the junction of the edges of the molded tube blank 1.

Согласно фигуре разделка кромок выполнена двусторонней с верхней частью 2 (наружной разделкой), имеющей симметричные кромки V-образной формы, раскрытыми наружу (следовательно, выполненными на основе Y-образной разделки), и нижней частью 3 с симметричными кромками П-образной формы, обращенными внутрь заготовки. При этом фаска для придания формы верхней части кромок трубной заготовки (V-образная разделка) и П-образной формы нижней части кромок со скругленными углами выполнена на кромкофрезерной установке с использованием соовтествующих инструментов в виде фрез, при этом фрезы, режимы резания подбираются в соовтесвтии с толщиной листа стали трубной заготовки, маркой стали.According to the figure, the edge cutting is double-sided with the upper part 2 (outer cutting), having V-shaped symmetrical edges, opening outwards (therefore, made on the basis of Y-shaped cutting), and the lower part 3 with U-shaped symmetrical edges facing inside the workpiece. In this case, the chamfer for shaping the upper part of the edges of the billet (V-shaped cutting) and U-shaped lower part of the edges with rounded corners are made on the edge-milling unit using the corresponding tools in the form of cutters, while the cutters, cutting conditions are selected in cooperation with thick sheet steel tubular billet, steel grade.

Следует отметить, что наряду с предпочтительным вариантом выполнения П-образной разделки со скругленными углами, углы могут быть выполнены прямыми (без скругления).It should be noted that along with the preferred embodiment of the U-shaped groove with rounded corners, the corners can be made straight (without rounding).

В сформованной встык трубной заготовке отношение ширины между вертикальными участками 4 (см. фигуру) и глубины в направлении стыка кромок (на фигуре не обозначено в силу очевидности) не более 2 (двух) выбирается не только исходя из возможности отрыва стекающих капель металла от прямого горизонтального участка («полки») П-образной разделки, но и из условия предотвращения налипания отрывающейся капли на скругленные и вертикальных части такой разделки.In the butt-formed tubular billet, the ratio of the width between the vertical sections 4 (see the figure) and the depth in the direction of the edges of the edges (not indicated for obvious reasons in the figure) is not more than 2 (two) chosen not only on the basis of the possibility of tearing off the flowing metal drops from the straight horizontal plot ("shelf") U-shaped cutting, but also from the condition of preventing sticking of a detachable drop on the rounded and vertical parts of such a cutting.

Точно также при выполнении П-образной разделки с прямыми углами капли отрываются от «полки» и не достигают вертикальных частей П-образной разделки. Таким образом, отношение значений ширины и глубине П-образной разделки, равное 2, определено авторами опытным путем с учетом технической возможности выполнения разделки на кромкофрезерной установке.Similarly, when performing a U-shaped cutting with right angles, the droplets detach from the “shelf” and do not reach the vertical parts of the U-shaped cutting. Thus, the ratio of the width and depth of the U-shaped cutting, equal to 2, is determined by the authors empirically, taking into account the technical feasibility of cutting on the edge-milling installation.

Принимая во внимание толщину стального листа для формовки трубной заготовки в пределах от 25 мм до 45-50 мм, глубина наружной V-образной разделки принимается равной в пределах от 6 мм до 15 мм, величина притупления: от 14 мм до 22 мм, глубина внутренней П-образной разделки: от 2 мм до 5 мм.Taking into account the thickness of the steel sheet for forming billet in the range from 25 mm to 45-50 mm, the depth of the outer V-shaped groove is assumed to be in the range of 6 mm to 15 mm, the bluntness value: from 14 mm to 22 mm, the depth of the inner U-shaped cutting: from 2 mm to 5 mm.

Расширение арсенала средств подобного назначения приведет к возможности использовать предлагаемую трубную заготовку для нанесения корневого шва с полным проплавлением притупления кромок благодаря двусторонней разделке, кроме того, без образования стекающих застывших капель металла, приводящих к снижению качества сварного шва. Так, благодаря П-образной форме нижней части разделки с выбранным отношением глубины и ширины данной разделки нет причин для удержания капель металла и налипания капель (застывания) отрывающихся капель на скругленные и вертикальные части П-образной разделки.Expansion of the arsenal of tools for this purpose will lead to the possibility to use the proposed pipe billet for applying the root weld with full penetration of edge blunting due to double-sided cutting, moreover, without the formation of flowing down frozen metal droplets, leading to a decrease in the quality of the weld. So, thanks to the U-shape of the bottom of the groove with the selected ratio of the depth and width of this groove, there is no reason to hold the metal droplets and sticking the droplets (solidification) of the detached drops to the rounded and vertical parts of the U-shaped groove.

Назначение предлагаемой заготовки полностью отвечает требованиям для изготовления труб большого диаметра с использованием технологий лазерной сварки, включая гибридную лазерно-дуговую сварку для изготовления корневого шва с последующим наложением внутреннего и наружного облицовочных швов.The purpose of the proposed billet fully meets the requirements for the manufacture of large-diameter pipes using laser welding technologies, including hybrid laser-arc welding for the manufacture of a root seam with subsequent imposition of internal and external facing seams.

Для формовки трубной заготовки путем обжатия используется предназначенный для этого стальной лист толщиной от 25 до 50 мм, далее на кромкофрезерной установке (известна из уровня техники) выполняется разделка кромок предлагаемой конфигурации. Для придания стальному листу формы трубной заготовки используется стан для сборки и сварки прямошовных труб, например, такой как в патентах RU №2668237, RU №2635649.For forming pipe billets by crimping, a steel sheet with a thickness of 25 to 50 mm is used for this, then a trimming machine (known from the prior art) is used to cut the edges of the proposed configuration. To give the steel sheet the shape of a tubular billet, a mill is used for assembling and welding longitudinally welded pipes, for example, such as in patents RU No. 2668237 RU RU 2635649.

Реализация заявляемой полезной модели расширяет линейку средств подобного назначения и позволяет использовать полученную трубную заготовку с новой конфигурацией кромок (включающей П-образную внутреннюю разделку) для выпуска труб большого диаметра без характерных дефектов в виде провисания корневого шва с внутренней стороны и некачественного облицовочного внутреннего шва.The implementation of the proposed utility model expands the range of tools for this purpose and allows you to use the resulting tubular billet with a new configuration of edges (including a U-shaped internal breakdown) for the production of large diameter pipes without characteristic defects in the form of sagging of the root seam from the inside and poor-quality facing inner seam.

Claims

1. A blank for the manufacture of a steel pipe of large diameter, made by butt-butt-edging with edges on the basis of the Y-shaped configuration in the upper part of the edges, facing out, characterized in that the inward-facing lower part of the cutting is U-shaped, having a depth in the direction of the joint edges and width between the opposite vertical sections, and the ratio of depth to width is no more than 2.

2. The blank according to claim 1, characterized in that the corners of the U-shaped bottom of the cut are rounded.