RU2135317C1

RU2135317C1 - Method of pipe welding and mill for its embodiment

Info

Publication number: RU2135317C1
Application number: RU98111807/02A
Authority: RU
Inventors: А.Л. Решетников; А.М. Козловский; А.В. Беззубов; В.А. Решетников; А.С. Попов; Ю.С. Трененков
Original assignee: Открытое акционерное общество "УралЛУКтрубмаш"
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: pipe manufacture, particularly, manufacture of long pipes by high-frequency welding and their cooling in bundles. SUBSTANCE: method includes preparation of strip, high-frequency heating of strip edges, pressing them in welding rolls and cooling of welding tool with liquid. In this case, edge heating and pressing of billet are carried out in liquid medium. Mill for pipe welding includes forming stands, high-frequency heater, ferromagnetic core installed on secured rod, welding rolls, weld cooler located above point of converging of biller edges, pressure pipeline located in cavity of formed biller with liquid supply to fill cavity and oriented with its nozzle towards ferromagnetic core. In addition, mill has partitions installed on secured rod before point of convergence of edges and after it. Nozzle of pressure pipeline is located between partitions. EFFECT: higher stability of quality of welded joints in continuous welding of pipes. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубному производству, в частности к производству высокочастотной сваркой длинномерных труб, наматываемых в бунты. The invention relates to pipe production, in particular to the production of high-frequency welding of long pipes wound in riots.

Известен способ производства высокочастотной сваркой длинномерных труб, в котором для охлаждения сварочного инструмента используется вода (Бодашков В. А. Индукционный нагрев труб Л., "Машиностроение", 1969, с. 118). Недостатком способа и устройства является необходимость удаления воды из сварной трубы, приводящей к браку при сварке и последующем редуцировании, например, путем наклона всей линии формовки-сварки в сторону штрипса. A known method of producing high-frequency welding of long pipes, in which water is used to cool the welding tool (V. Bodashkov, Induction heating of pipes L., "Engineering", 1969, p. 118). The disadvantage of this method and device is the need to remove water from the welded pipe, leading to marriage during welding and subsequent reduction, for example, by tilting the entire line of molding-welding in the direction of the strip.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту являются способ производства труб высокочастотной сваркой, принятый за прототип и включающий формовку ленты, высокочастотный нагрев кромок, обжатие их в сварочных валках и охлаждение сварочного инструмента жидкостью (Матвеев Ю.М. , Ружинский М.Б., Ромашов А.А., Халамез Е.М. Технология производства электросварных труб. М., "Металлургия", 1967, с. 100-102). The closest in technical essence and the achieved effect are the method of manufacturing pipes by high-frequency welding, adopted as a prototype and including forming a tape, high-frequency heating of the edges, compressing them in the welding rolls and cooling the welding tool with liquid (Matveev Yu.M., Ruzhinsky MB, Romashov A.A., Halamez E.M. Technology for the production of electric-welded pipes (Moscow, Metallurgy, 1967, pp. 100-102).

Недостатком способа высокочастотной сварки является невозможность обеспечения стабильного качества длинномерных труб, связанная с нестабильностью условий охлаждения кромок заготовки вблизи точки схождения - очага сварки. Это связано с тем, что жидкость для охлаждения валков и ферромагнитного сердечника, попадая во внутреннюю полость трубы, не имеет возможности свободного слива и, скапливаясь там, периодически выплескивается в точку схода кромок. При этом нарушается режим сварки, что приводит к непроварам и нестабильности качества сварного соединения. The disadvantage of the method of high-frequency welding is the inability to ensure the stable quality of long pipes, associated with the instability of the cooling conditions of the edges of the workpiece near the convergence point - the welding center. This is due to the fact that the liquid for cooling the rolls and the ferromagnetic core, falling into the internal cavity of the pipe, does not have the possibility of free drainage and, accumulating there, periodically spills out at the vanishing point of the edges. In this case, the welding mode is violated, which leads to imperfections and instability of the quality of the welded joint.

Известен стан для производства труб высокочастотной сваркой (Бодашков В. А. Индукционный нагрев труб. Л., "Машиностроение", 1969, с. 118). Для удаления воды из сварной трубы линия формовки-сварки имеет наклон в сторону штрипса. Недостатком стана является конструктивная сложность и дороговизна обеспечения наклона линии формовки-сварки, а также возможность попадания воды в трубу при производстве труб малых размеров - менее 30 мм диаметром и при работе на повышенных скоростях, когда охлаждающая вода интенсивно увлекается трубой и не успевает стечь в сторону наклона линии формовки-сварки. A well-known mill for the production of pipes by high-frequency welding (Bodashkov V. A. Induction heating of pipes. L., "Engineering", 1969, S. 118). To remove water from the welded pipe, the molding-welding line has an inclination towards the strip. The disadvantage of the mill is the structural complexity and high cost of ensuring the inclination of the molding-welding line, as well as the possibility of water getting into the pipe during the production of pipes of small sizes - less than 30 mm in diameter and when operating at high speeds, when the cooling water is intensively carried away by the pipe and does not have time to drain to the side tilt line forming-welding.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является стан для высокочастотной сварки труб, включающий индуктор, ферромагнитный сердечник, установленный на стержне - ферритодержателе, сварочные шовсжимающие валки и систему охлаждения водой ферромагнитного сердечника трубы и шовсжимающих валков (Матвеев Ю.М., Ружинский М.Б., Ромашов А.А., Халамез Е. М. Технология производства электросварных труб. М., "Металлургия", 1967, с. 100-102). The closest technical solution adopted for the prototype is a mill for high-frequency pipe welding, including an inductor, a ferromagnetic core mounted on a ferrite-holder rod, welding seam compressing rolls and a water cooling system for the ferromagnetic core of the pipe and seam compressing rolls (Matveev Yu.M., Ruzhinsky M .B., Romashov A.A., Halamez E.M. Technology for the production of electric-welded pipes (Moscow, Metallurgy, 1967, pp. 100-102).

К недостатку стана высокочастотной сварки относится невозможность выпуска длинномерных труб, имеющих стабильное качество сварного шва. Это связано с нарушением режимов сварки при попадании охлаждающей жидкости в очаг сварки. The disadvantage of the high-frequency welding mill is the inability to produce long pipes having a stable quality of the weld. This is due to violation of welding conditions when coolant enters the weld zone.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении стабильного качества сварного соединения при непрерывной сварке длинномерных труб, сворачиваемых в бунты. The technical problem solved by the invention is to ensure stable quality of the welded joint during continuous welding of long pipes rolled into riots.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе сварки труб, включающем формовку ленты, высокочастотный нагрев кромок, обжатие их в сварочных валках и охлаждение сварочного инструмента жидкостью, согласно изобретению, нагрев кромок и обжатие заготовки в сварочных валках производят в среде жидкости. The problem is solved due to the fact that in a method of welding pipes, including forming a tape, high-frequency heating of the edges, compressing them in the welding rollers and cooling the welding tool with liquid, according to the invention, heating the edges and crimping the workpiece in the welding rollers is carried out in a liquid medium.

Поставленная задача решается также за счет того, что в стане для сварки труб, включающем формовочные клети, высокочастотный нагреватель, ферромагнитный сердечник, установленный на закрепленном стержне, сварочные валки и охладитель шва, согласно изобретению, стан содержит напорный трубопровод, размещенный в полости сформованной заготовки и ориентированный соплом к ферромагнитному сердечнику, а охладитель шва расположен над точкой схождения кромок трубной заготовки. Кроме того, стан для сварки труб содержит перегородки, установленные на закрепленном стержне перед точкой схождения кромок и после нее, при этом сопло напорного трубопровода размещено между перегородками. Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображен трубоэлектросварочный стан для высокочастотной сварки труб, на фиг. 2 показан вариант выполнения стана с использованием перегородок. The problem is also solved due to the fact that in the pipe welding mill, including molding stands, a high-frequency heater, a ferromagnetic core mounted on a fixed rod, welding rolls and a weld cooler, according to the invention, the mill contains a pressure pipe located in the cavity of the molded workpiece and oriented nozzle to the ferromagnetic core, and the weld cooler is located above the point of convergence of the edges of the pipe billet. In addition, the pipe welding mill contains partitions mounted on a fixed rod before and after the point of convergence of the edges, while the nozzle of the pressure pipe is placed between the partitions. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 schematically shows a pipe welding machine for high-frequency pipe welding, FIG. 2 shows an embodiment of a mill using partitions.

Предлагаемый стан для высокочастотной сварки труб (фиг. 1) включает формовочные клети 1, для формовки заготовок 2, сварочные валки 3, индуктор 4, ферромагнитный сердечник 5, закрепленный на стержне 6. На стержне 6 установлены перегородки 7, 8 из изоляционного материала (фиг. 2). В полости сформованной трубной заготовки 2 размещен напорный трубопровод 9 с возможностью подачи жидкости с переполнением полости. Над сварочными валками, над точкой схождения кромок трубной заготовки расположен охладитель шва 10. The proposed mill for high-frequency pipe welding (Fig. 1) includes molding stands 1, for forming workpieces 2, welding rolls 3, inductor 4, a ferromagnetic core 5, mounted on the rod 6. On the rod 6 are installed partitions 7, 8 of insulating material (Fig . 2). In the cavity of the molded tubular billet 2 posted by the pressure pipe 9 with the possibility of supplying fluid with overflow of the cavity. Seam cooler 10 is located above the welding rolls, above the point of convergence of the edges of the pipe billet.

Способ высокочастотной сварки, с использованием предлагаемого стана, реализован следующим образом. Кромки сформованной трубной заготовки 2 разогревают индуктором 4 и сжимают сварочными валками 3. Сердечник 5 повышает эффективность нагрева за счет блокирования паразитных цепей сварочного тока. По напорному трубопроводу 9 в полость трубы интенсивно подается поток охлаждающей жидкости, например, воды. Жидкость переполняет полость профиля и частично уносится сваренной трубой, а частично выливается через щель сходящихся кромок заготовки. Одновременно сходящиеся кромки интенсивно поливают жидкостью охладителя шва 10, обеспечивая полное и непрерывное закрытие разогревающихся кромок. Режим подачи жидкости выбирают таким образом, чтобы разогреваемые кромки и точка их схождения постоянно находились в среде жидкости (воды). От разогретых кромок жидкость (вода) закипает, и вблизи них образуется паровая рубашка, в среде которой и происходит процесс сварки. При этом периодические колебания потока жидкости, связанные с переполнением полости наматываемой в рулон трубы, не оказывают влияния на режим сварки, так как сварка постоянно осуществляется в среде жидкости. При этом потери тепла на испарение охлаждающей жидкости относительно невелики - на 10-15% больше, чем при обычном режиме сварки, что объясняется эффектом экранирующего действия стабильной паровой рубашки, хорошо известным, например, при закалке деталей. The method of high-frequency welding, using the proposed mill, is implemented as follows. The edges of the molded tube billet 2 are heated by the inductor 4 and compressed by the welding rollers 3. The core 5 increases the heating efficiency by blocking spurious welding current circuits. Through the pressure pipe 9, a coolant stream, for example, water, is intensively supplied into the pipe cavity. The liquid overflows the cavity of the profile and is partially carried away by the welded pipe, and partially poured out through the gap of the converging edges of the workpiece. At the same time, the converging edges are intensively watered with the fluid of the seam cooler 10, providing complete and continuous closure of the heating edges. The fluid supply mode is chosen so that the heated edges and the point of convergence are constantly in the fluid (water) environment. From heated edges, the liquid (water) boils, and a steam jacket is formed near them, in the environment of which the welding process takes place. At the same time, periodic fluctuations in the fluid flow associated with the overflow of the cavity of the pipe wound into a roll do not affect the welding mode, since welding is constantly carried out in a liquid medium. In this case, the heat loss due to the evaporation of the coolant is relatively small - 10-15% more than during the normal welding mode, which is explained by the effect of the shielding action of a stable steam jacket, which is well known, for example, when hardening parts.

Описанный механизм подачи охлаждающей жидкости является оптимальным для труб малых диаметров от 15 до 40 мм. При больших диаметрах имеют место чрезмерно большие потери жидкости (воды), уходящей в трубу и в сторону формовочного стана. Для исключения указанного эффекта, согласно изобретению, предлагается установка на стержне 6 перегородок 7 и 8, препятствующих утечкам жидкости в трубу и формовочный стан. Для исключения их влияния на распределение сварочных токов перегородки выполняют из изоляционного материала. The described coolant supply mechanism is optimal for pipes of small diameters from 15 to 40 mm. With large diameters, there are excessively large losses of liquid (water) flowing into the pipe and towards the molding mill. To eliminate this effect, according to the invention, it is proposed to install on the rod 6 partitions 7 and 8, preventing leakage of liquid into the pipe and the molding mill. To exclude their influence on the distribution of welding currents, partitions are made of insulating material.

Способ реализован при сварке нефтепромысловых труб в бунтах размером 59,0 х 3,0 мм из стали 10. Длина труб в бунте 1500-2000 м. В качестве жидкой охлаждающей среды использовали техническую воду. Расход воды составил от 30 до 40 л/мин. Использование заявляемого способа и устройства позволило сваривать бунты труб без дефектов сварного соединения на всей длине. The method is implemented when welding oilfield pipes in riots measuring 59.0 x 3.0 mm from steel 10. The length of the pipes in a riot is 1500-2000 m. Industrial water was used as a liquid cooling medium. Water consumption ranged from 30 to 40 l / min. Using the proposed method and device allowed to weld pipe riots without defects of the welded joint along the entire length.

При использовании известных технологий на 1000 м сварных труб в бунтах приходилось от десяти до пятнадцати дефектов сварного шва, что приводило к необходимости значительных затрат на ремонтные работы. Using well-known technologies, there were from ten to fifteen weld defects per 1000 m of welded pipes in riots, which led to the need for significant repair costs.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет существенно улучшить качество сварного соединения длинномерных труб в бунтах. Thus, the use of the claimed invention can significantly improve the quality of the welded joints of long pipes in riots.

Claims

1. A method of welding pipes, including forming a tape, high-frequency heating of the edges, compressing them in the welding rolls and cooling the welding tool with liquid, characterized in that the heating of the edges and compression of the workpiece in the welding rolls is carried out in a liquid medium.

2. A mill for welding pipes, including molding stands, a high-frequency heater, a ferromagnetic core mounted on a fixed rod, welding rolls and a weld cooler, characterized in that it contains a pressure pipe located in the cavity of the molded billet with the possibility of supplying fluid with overflowing the cavity and oriented nozzle to the ferromagnetic core, and the weld cooler is located above the point of convergence of the edges of the pipe billet.

3. The mill according to claim 2, characterized in that it contains partitions mounted on a fixed rod before the point of convergence of the edges and after it, while the nozzle of the pressure pipe is placed between the partitions.