RU2119836C1

RU2119836C1 - Method for making straight-seam large-diameter tubes

Info

Publication number: RU2119836C1
Application number: RU96124401A
Authority: RU
Inventors: А.А. Федоров; В.А. Плясунов; В.А. Жучаев; А.В. Сафьянов; А.К. Танчук; Г.И. Спиридонов; В.В. Стручков; С.И. Емельянов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Челябинский трубопрокатный завод"
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: tube production. SUBSTANCE: at making welded tubes by electric arc flux welding by outer seam, welding process is realized in condition of predetermined constant gap between welded edges. Gap is provided by means of rotating washer arranged between tube edges. EFFECT: increased fusion depth, reduced seam height, lowered electric energy and welding material consumption, enhanced operational reliability of tubes. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства прямошовных электросварных труб большого диаметра. The invention relates to pipe production, in particular to a method for the production of longitudinal welded pipes of large diameter.

Известен способ изготовления электросварных прямошовных труб большого диаметра, включающий формовку трубной заготовки из листа, сварку продольных кромок, плотно без зазора прилегающих одна к другой, затем фрезерование валика усиления внутреннего шва, экспандирование труб на гидравлических прессах-расширителях, торцовку и снятие фаски на концах труб, контроль неразрушающим методом, складирование и отгрузку труб [1]. A known method of manufacturing large-diameter longitudinally welded pipes, including forming a tube blank from a sheet, welding longitudinal edges tightly adjacent to one another, then milling the reinforcing bead of the inner seam, expanding the pipes on hydraulic expander presses, trimming and chamfering at the ends of the pipes non-destructive testing, storage and shipment of pipes [1].

Недостатком такого способа является то, что в станах наружной сварки продольные кромки трубы сводятся без зазора и подаются в зону сварки, при этом для получения необходимой глубины проплавления устанавливают повышенный сварочный ток, что приводит к значительным материальным затратам и снижению качества сварного шва. The disadvantage of this method is that in the external welding mills the longitudinal edges of the pipe are reduced without a gap and fed into the welding zone, while to obtain the required penetration depth, an increased welding current is set, which leads to significant material costs and a decrease in the quality of the weld.

Известен способ изготовления электросварных труб большого диаметра, выбранный в качестве прототипа, при котором с продольных кромок листа снимается фаска под углом 45^o для толщин свыше 10 мм, для толщин до 10 мм фаска под сварку не изготавливается [2]. После формовки из таких листов трубную заготовку подают на стан наружной сварки, где продольные кромки трубы ложатся на массивные медные пластины гусеничного башмака и одновременно в зоне сварки роликами сварочной клети сводятся до соприкосновения между собой без зазора, после чего производится сварка плотно сжатых продольных кромок трубы под слоем флюса. Полученный наружный шов имеет определенные геометрические размеры, зависящие от режимов сварки и степени разделки кромок.A known method of manufacturing large diameter electric-welded pipes, selected as a prototype, in which a chamfer is removed from the longitudinal edges of the sheet at an angle of 45 ^° for thicknesses greater than 10 mm, and a chamfer for welding is not made for thicknesses up to 10 mm [2]. After forming from such sheets, the pipe billet is fed to the external welding mill, where the longitudinal edges of the pipe lie on the massive copper plates of the caterpillar shoe and at the same time in the welding zone by the rollers of the welding stand are brought into contact with each other without a gap, after which the tightly compressed longitudinal edges of the pipe are welded under flux layer. The resulting outer seam has certain geometric dimensions, depending on the welding conditions and the degree of cutting of the edges.

Однако этот способ имеет следующие недостатки. При сварке малых толщин стенок в пределах от 6 до 10 мм без разделки кромок значительно увеличивается высота усиления наружного шва за счет применения большого сварочного тока и большого расхода сварочной проволоки, требуемых для получения необходимой глубины проплавления корня шва. Кроме того, при увеличении сварочного тока, во избежание появления "подрезов" увеличивают напряжение на сварочных дугах, что приводит к получению широких швов. However, this method has the following disadvantages. When welding small wall thicknesses ranging from 6 to 10 mm without cutting edges, the height of reinforcement of the external weld increases significantly due to the use of a large welding current and a large consumption of welding wire required to obtain the required penetration depth of the weld root. In addition, with an increase in the welding current, in order to avoid the appearance of "undercuts", the voltage on the welding arcs increases, which leads to wide seams.

Повышенные режимы сварки приводят к увеличению погонной энергии, т.е. увеличенному тепловложению и, как следствие, к перегреву околошовной зоны, в результате чего укрупняется зерно и снижается вязкость шва, что в конечном итоге снижает качество электросварных труб. Increased welding conditions lead to an increase in heat input, i.e. increased heat input and, as a result, overheating of the heat-affected zone, as a result of which the grain coarsens and the viscosity of the weld decreases, which ultimately reduces the quality of electric-welded pipes.

Технической задачей изобретения является снижение усиления наружного шва, уменьшение сварочного тока и напряжения при сварке, снижение расхода материалов и электроэнергии и улучшение качества наружного шва и, как следствие, трубы. An object of the invention is to reduce the reinforcement of the outer seam, reduce the welding current and voltage during welding, reduce the consumption of materials and electricity and improve the quality of the outer seam and, as a result, the pipe.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе сварку труб большого диаметра производят по заданному, постоянному по величине зазору между продольными кромками, располагающимися на перемещающейся вместе с трубой массивной медной пластине, закрепленной на гусеничном башмаке, который в свою очередь крепится на оправке сварочного стана и находится внутри трубы. Создание постоянного зазора обеспечивается вращающейся шайбой, которая находится между кромками трубы и опирается на медные пластины гусеничного башмака, расположенной по ходу сварки впереди сварочных дуг. Кромки трубы сводятся роликами сварочной клети и плотно прижимаются к вращающейся шайбе и массивным медным пластинам гусеничного башмака, тем самым обеспечивая постоянство зазора между свариваемыми кромками и плотное прилегание их к медным пластинам. The problem is achieved in that in the known method, the welding of large diameter pipes is carried out at a predetermined, constant in size gap between the longitudinal edges located on the massive copper plate moving together with the pipe, mounted on a track shoe, which in turn is mounted on the mandrel of the welding mill and located inside the pipe. The creation of a constant gap is ensured by a rotating washer, which is located between the edges of the pipe and rests on the copper plates of the caterpillar shoe, located along the welding front of the welding arcs. The edges of the pipe are reduced by the rollers of the welding stand and are tightly pressed against the rotating washer and massive copper plates of the caterpillar shoe, thereby ensuring a constant gap between the welded edges and their snug fit to the copper plates.

Величина постоянного зазора между продольными кромками зависит от толщины стенки свариваемой трубы и устанавливается в следующих пределах:
a = ( 0,25-0,5 )•δ,
где а - зазор между кромками, мм;
δ - толщина свариваемого металла, мм.The constant gap between the longitudinal edges depends on the wall thickness of the pipe being welded and is set in the following limits:
a = (0.25-0.5) • δ,
where a is the gap between the edges, mm;
δ is the thickness of the welded metal, mm

При расчетах зазора "а" больший коэффициент выбирается для тонких стенок труб, меньший - для толстых стенок труб. Кроме того, чтобы электрическая дуга горела между электродами и кромками трубы, задаваемый зазор не должен превышать по величине диаметр сварочных электродов, т.е. а≤ d_э, где d_э - диаметр сварочных электродов, мм.When calculating the gap "a", a larger coefficient is chosen for thin pipe walls, a smaller one for thick pipe walls. In addition, in order for the electric arc to burn between the electrodes and the pipe edges, the specified gap should not exceed the diameter of the welding electrodes, i.e. a≤ d _e where d _e is the diameter of the welding electrodes, mm

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что сварку продольных кромок производят по заранее заданному постоянному по величине зазору между свариваемыми кромками, причем разделка кромок здесь не обязательна. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the longitudinal edges are welded according to a predetermined constant in terms of the gap between the welded edges, and the cutting of the edges is not required here.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

Известны технические решения [1, 2], в которых сварку продольных кромок производят плотно сжатыми между собой и с обязательной разделкой при больших толщинах. Однако при плотно сжатых кромках при сварке не обеспечивается получение усиления шва в пределах требований нормативно-технической документации, которое достигается в заявляемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия". Введение постоянного по величине зазора между свариваемыми кромками позволяет заглубить горящую дугу между кромками и электродами, что приводит к увеличению глубины проплавления и уменьшению величины усиления валика шва до 30%. Known technical solutions [1, 2], in which the welding of longitudinal edges is performed tightly compressed among themselves and with mandatory cutting at large thicknesses. However, with tightly compressed edges during welding, obtaining weld reinforcement is not provided within the requirements of the normative and technical documentation, which is achieved in the claimed technical solution. This allows us to conclude that it meets the criterion of "significant differences". The introduction of a constant in size gap between the welded edges allows you to deepen the burning arc between the edges and electrodes, which leads to an increase in the penetration depth and a decrease in the gain of the weld bead to 30%.

На фиг. 1 представлено устройство для обеспечения постоянного зазора между свариваемыми кромками трубы. In FIG. 1 shows a device for providing a constant gap between the welded pipe edges.

Труба 1 задается в стан наружной сварки, где при помощи валков 2 клетей сварочного стана собирается и прижимается своими кромками к вращающейся шайбе 3 и медной пластине 4 гусеничного башмака 5, закрепленного в оправке 6 стана, имеющей систему внутренних валков 7 подпирающих трубу изнутри. The pipe 1 is set in the external welding mill, where, using the rolls 2, the stands of the welding mill are assembled and pressed with their edges to the rotating washer 3 and the copper plate 4 of the track shoe 5, mounted in the mandrel 6 of the mill, which has a system of internal rolls 7 supporting the pipe from the inside.

На фиг. 2 показан процесс сварки продольных кромок трубы по заданному постоянному по длине зазору. In FIG. 2 shows the welding process of the longitudinal edges of the pipe at a predetermined constant clearance along the length.

Сварочные электроды 1 опускаются в образовавшийся при помощи вращающейся шайбы 2 зазор "а" между свариваемыми кромками трубы 3. В зону сварки засыпается флюс 4, на электроды 1 подается напряжение, возбуждается дуга и производится сварка шва. Стеканию жидкого металла препятствует плотное поджатие изнутри трубы 3 медной пластиной 5, закрепленной на гусеничном башмаке 6. The welding electrodes 1 are lowered into the gap "a" formed by the rotating washer 2 between the welded edges of the pipe 3. The flux 4 is poured into the welding zone, voltage is applied to the electrodes 1, the arc is excited and the weld is welded. The runoff of the liquid metal is prevented by the tight compression of the inside of the pipe 3 by a copper plate 5 mounted on the track shoe 6.

Наличие заданного зазора между свариваемыми кромками трубы позволяет увеличить глубину проплавления, не прибегая к разделке кромок, а также уменьшить высоту усиления сварного шва за счет заполнения расплавленным металлом указанного зазора, снизить расход сварочной проволоки, так как при наличии зазора необходимо снизить сварочный ток во избежание получения прожогов, а в это в свою очередь вызывает снижение потребления электроэнергии при сварке и расход флюса за счет уменьшения объема расплава в сварочной ванне. Все перечисленное позволяет получить наружные швы с меньшими геометрическими размерами, а значит уменьшить зону термического влияния при сварке и повысить качество и надежность труб при эксплуатации. The presence of a specified gap between the welded pipe edges allows to increase the penetration depth without resorting to cutting edges, as well as to reduce the height of the weld reinforcement by filling the specified gap with molten metal, to reduce the consumption of welding wire, since if there is a gap, it is necessary to reduce the welding current in order to avoid obtaining burn-throughs, and this in turn causes a decrease in power consumption during welding and flux consumption by reducing the volume of the melt in the weld pool. All of the above allows you to get external welds with smaller geometric dimensions, which means to reduce the heat-affected zone during welding and to improve the quality and reliability of pipes during operation.

Кроме того, наличие зазора между свариваемыми кромками может быть использовано при слежении за наложением наружного шва точно по стыку при помощи катящегося ролика, опускаемого в зазор и ведущего сварочные электроды, с которыми он жестко связан. In addition, the presence of a gap between the edges to be welded can be used when tracking the application of the external seam exactly at the junction using a rolling roller lowered into the gap and leading welding electrodes with which it is rigidly connected.

Литература
1. Матвеев Ю.М. Сварные трубы, Современные методы производства". - М.: Металлургия, 1950.Literature
1. Matveev Yu.M. Welded pipes, Modern production methods. "- M.: Metallurgy, 1950.

2. Производство электросварных прямошовных экспандированных труб диаметром 530-820 мм. Технологическая инструкция ТИ 158-Тр. Тс. 6-6-91, Челябинск, 1991. 2. Production of electric-welded straight-seam expanded pipes with a diameter of 530-820 mm. Technology instruction TI 158-Tr. Tc. 6-6-91, Chelyabinsk, 1991.

Claims

1. A method of manufacturing longitudinal seam welded pipes of large diameter, including forming a sheet into a pipe billet, welding longitudinal edges, finishing, expansion, pipe inspection, characterized in that the moving pipe creates a constant gap along the length between the longitudinal edges and produces welding by the gap, the value of which is set within
a = (0.2 - 0.5) δ,
where a is the gap between the edges, mm;
δ is the thickness of the welded metal, mm,
the gap value a must not exceed the diameter of the welding electrode, a ≤ d _e , where d _e is the diameter of the welding electrode.

2. The method according to p. 1, characterized in that the predetermined gap is set using a device made in the form of a washer, the thickness of which is equal to the value of the specified gap a.