RU2156184C2

RU2156184C2 - Method of and device for making long-cut articles

Info

Publication number: RU2156184C2
Application number: RU98109065A
Authority: RU
Inventors: А.П. Аджян; Н.А. Пирогов; Н.М. Григоркин; Ю.А. Бедов; Л.А. Туманов; В.Н. Семенов; Ю.В. Мовчан
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. акад. В.П. Глушко
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2000-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; welded structures. SUBSTANCE: invention relates to production of long-cut articles such as pipes, bushings, vessels, from blanks. First blanks equal in length and width are cut from sheet material pack. After welding of shells they are subjected to facing at both ends. Then shells are butt-joined by means of centering tool in form of sector expander with channel to supply shielding gas to root of welded edge seam. Centering tool is installed on guide in form of rod of equal diameter over entire length with surface roughness not below Rz 20. This provides high accuracy in axial alignment and straightness of long-cut articles. Insert with stepped thrust and centering surfaces is secured on end face part of rod. Shell are butt joined and welded by girth seams in shielding gas being arranged on rod one after the other. EFFECT: improved quality of welded long-cut articles. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности производству длинномерных изделий из обечаек методом сварки встык. The invention relates to the field of engineering, in particular the production of long products from shells by butt welding.

Во многих отраслях промышленности таких, как химического, нефтегазового, энергетического машиностроения, используются длинномерные изделия трубного профиля: например, трубы, втулки, сосуды и др. Одним из распространенных способов изготовления таких изделий является: свертывание из металлических полос цилиндрических заготовок, сварка их продольных швов, стыковка и соединение заготовок посредством сварных кольцевых швов в местах стыковки (см., например, авт. свид. СССР N 327969, кл. В 21 D 53/10). Однако при изготовлении изделий с большим соотношением длины к их толщине стенки известный способ не обеспечивает точную стыковку заготовок из-за отсутствия специальных центраторов. In many industries, such as chemical, oil and gas, and power engineering, lengthy pipe-shaped products are used: for example, pipes, bushings, vessels, etc. One of the common methods for manufacturing such products is: coiling cylindrical workpieces from metal strips, welding their longitudinal joints , docking and joining blanks by means of welded annular seams at the joints (see, for example, ed. certificate of the USSR N 327969, class B 21 D 53/10). However, in the manufacture of products with a large ratio of length to wall thickness, the known method does not provide accurate joining of workpieces due to the lack of special centralizers.

Способ изготовления длинномерных изделий, например труб, с применением центраторов описан в авт. свид. СССР N 1186443, кл. В 23 К 101/12. Способ заключается в предварительном изготовлении методом навивки многослойных обечаек из металлических полос, дуговой сварке наружного нахлесточного соединения, калибровке внутреннего диаметра обечаек, их торцовке с целью устранения телескопичности и получения фасок под сварку, плотном соединении обечаек на центраторе сборочной установки и сварке кольцевого шва в атмосфере защитного газа. Получают прочные и плотные сварные швы без дефектов. Этот способ является наиболее близким аналогом заявленного способа изготовления длинномерных изделий. A method of manufacturing long products, such as pipes, using centralizers is described in ed. testimonial. USSR N 1186443, class B 23K 101/12. The method consists in pre-fabricating the method of winding multilayer shells from metal strips, arc welding of the external lap joint, calibrating the inner diameter of the shells, trimming them to eliminate telescopicity and obtaining chamfers for welding, tightly connecting the shells on the centralizer of the assembly unit and welding the ring weld in the atmosphere of a protective gas. Strong and dense welds without defects are obtained. This method is the closest analogue of the claimed method of manufacturing long products.

Известно устройство по авт. свид. СССР N 509360, кл. В 23 К 101/10, предназначенное для изготовления длинномерных изделий путем сварки встык трубных заготовок, которое включает центратор, установленный на направляющей - раме, и самоходное устройство. Центратор подводят к стыку заготовок, включают механизм центровки и проводят центрирование кромок обечаек, а затем их сварку. A device according to ed. testimonial. USSR N 509360, class In 23 K 101/10, designed for the manufacture of long products by butt welding of pipe billets, which includes a centralizer mounted on the guide frame, and a self-propelled device. The centralizer is brought to the junction of the workpieces, the centering mechanism is turned on and the edges of the shells are centered and then welded.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является устройство для изготовления длинномерных изделий, раскрытое в авт. свид. N 948595, кл. В 23 К 37/053, которое содержит направляющую в виде штанги для размещения ее внутри изделия и установленный подвижно на ее поверхности центратор в виде секторного разжимного приспособления. The closest analogue of the claimed device is a device for the manufacture of long products, disclosed in ed. testimonial. N 948595, cl. In 23 K 37/053, which contains a guide in the form of a rod for placing it inside the product and centrally mounted movably on its surface in the form of a sector expandable device.

Однако при изготовлении длинномерных однослойных изделий с малой толщиной стенок, например менее 5 мм, приведенные способы и устройства для изготовления длинномерных изделий не могут обеспечить точной соосности трубных заготовок (обечаек) при их стыковке и строгой прямолинейности изделий, поскольку не учитывают взаимосвязи предыдущих и последующих соединений. However, in the manufacture of long single-layer products with a small wall thickness, for example less than 5 mm, the above methods and devices for the manufacture of long products cannot ensure accurate alignment of pipe blanks (shells) when they are joined and strict straightness of the products, since they do not take into account the relationship of previous and subsequent connections .

Задача изобретений - создание технологии изготовления длинномерных изделий из трубных заготовок (обечаек) и устройства для его осуществления, обеспечивающих повышение точности по соосности и прямолинейности однослойных длинномерных изделий из трубных заготовок (обечаек) с соотношением толщины стенки к ее длине не более 1•10^-3.The objective of the invention is the creation of a technology for the manufacture of long products from tube blanks (shells) and a device for its implementation, providing increased accuracy in alignment and straightness of single-layer long products from tube blanks (shells) with a ratio of wall thickness to its length of not more than 1 • 10 ^-3 .

Задача решена за счет того, что в способе изготовления длинномерных изделий из обечаек, включающем изготовление обечаек из листового материала сваркой продольных швов, их торцовку, стыковку кромок обечаек с помощью центратора и сварку их кольцевыми швами в атмосфере защитного газа, перед изготовлением обечаек осуществляют нарезку заданного количества заготовок из листового материала в пакете с получением в нем заготовок, равных по длине и ширине, торцовку изготовленных из них обечаек производят одновременно с двух сторон, при стыковке обечаек центратор устанавливают подвижно на направляющей в виде штанги равного диаметра по всей длине с шероховатостью поверхности не ниже Rz20, стыковку и сварку обечаек производят путем их последовательного размещения на штанге, при этом сварку кольцевых швов проводят с постоянным поддувом защитного газа, подаваемого с внутренней стороны изделия на свариваемые кромки обечаек. The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing long products from shells, including the manufacture of shells from sheet material by welding longitudinal seams, their trimming, joining the edges of the shells with a centralizer and welding them with circular seams in a protective gas atmosphere, before cutting the number of blanks from sheet material in the package with obtaining blanks equal in length and width in it, trimming the shells made from them is done simultaneously on both sides, when docking the centralizer shells are mounted movably on the guide in the form of a rod of equal diameter along the entire length with a surface roughness of at least Rz20, the shells are joined and welded by sequentially placing them on the rod, while the welding of annular seams is carried out with constant blowing of the protective gas supplied from the inside of the product on the welded edges of the shells.

Задача решена также за счет того, что устройство для изготовления длинномерных изделий из обечаек, содержащее направляющую в виде штанги для размещения ее внутри изделия и установленный подвижно на ее поверхности центратор в виде секторного разжимного приспособления, снабжено закрепленным на торцевой части штанги вкладышем со ступенчатыми упорно- центрирующими поверхностями, а штанга выполнена равного диаметра по всей длине и с шероховатостью поверхности не ниже Rz20, а центратор имеет канал для подачи защитного газа в корень шва свариваемых кромок. The problem was also solved due to the fact that the device for manufacturing long products from shells, containing a guide in the form of a rod for placing it inside the product and mounted centrally in the form of a sector expansion device movably on its surface, is equipped with an insert fixed on the end of the rod with step-like thrust centering surfaces, and the rod is made of equal diameter along the entire length and with a surface roughness of at least Rz20, and the centralizer has a channel for supplying protective gas to the root of the weld edged edges.

Технический результат - получение длинномерных изделий из трубных заготовок (обечаек) с соотношением толщины стенки к ее длине не более 1•10^-3, с соосностью обечаек не ниже 0,15 мм и отклонением от прямолинейности не более 0,3 мм.EFFECT: obtaining long products from tube blanks (shells) with a ratio of wall thickness to its length of not more than 1 • 10 ^-3 , with shell alignment of not less than 0.15 mm and a deviation from straightness of not more than 0.3 mm.

На фиг. 1 изображена схема устройства для изготовления длинномерных труб; на фиг. 2 - для изготовления длинномерных цилиндров с днищем. In FIG. 1 shows a diagram of a device for the manufacture of long pipes; in FIG. 2 - for the manufacture of long cylinders with a bottom.

Устройство содержит штангу 1, выполненную с гладкой направляющей поверхностью 2 и равного диаметра по всей длине. Степень обработки поверхности 2 с шероховатостью не ниже Rz20. В торцевой части штанги 1 установлен вкладыш 3 со ступенчатыми упорно-центрирующими поверхностями 4. На поверхности 2 подвижно установлен центратор, выполненный в виде секторного разжимного приспособления 5, имеющего канал 6 для подачи защитного газа в корень шва свариваемых кромок 7. Устройство расположено внутри обечаек 8. The device comprises a rod 1 made with a smooth guide surface 2 and of equal diameter over the entire length. The degree of surface treatment 2 with a roughness of at least Rz20. An insert 3 is installed in the end part of the rod 1 with stepped stop-centering surfaces 4. On the surface 2, a centralizer is mounted movably in the form of a sector expandable device 5 having a channel 6 for supplying protective gas to the root of the seam of the edges to be welded 7. The device is located inside the shells 8 .

Предложенный способ предполагает изготовление длинномерных изделий типа труб постоянной или различной толщины стенок, а также цилиндров, содержащих днище. The proposed method involves the manufacture of long products such as pipes of constant or different wall thicknesses, as well as cylinders containing the bottom.

Изготавливают длинномерные изделия следующим образом. Make lengthy products as follows.

Для каждого длинномерного изделия перед изготовлением заданного количества обечаек одинакового диаметра осуществляют нарезку из листового материала в пакете из заготовок в виде полос, равных по длине и ширине. Из каждой полученной полосы пакета изготавливают обечайки путем автоматической, например, аргонодуговой сварки встык с образованием продольного шва. Автоматическая сварка обеспечивает постоянство ее технологического процесса и, как следствие этого, постоянство диаметра для всех обечаек для каждого длинномерного изделия. Изготовленные обечайки подвергают торцовке одновременно с двух сторон двухрезцовой головкой. Эта операция обеспечивает практически абсолютную параллельность торцов каждой обечайки. Далее проводят сборку длинномерного изделия путем сварки полученных обечаек между собой. Сварку обечаек производят последовательно: к первой приваривают вторую, ко второй - третью и т.д. Первоначально штангу 1 закрепляют в поворотном приспособлении, например сварочном манипуляторе. В торцевой части штанги 1 устанавливают вкладыш 3, а на него - концевую обечайку 9. В зависимости от вида последней (труба или цилиндр с днищем) располагают ее торцевую часть на соответствующие упорно-центрирующие поверхности 4 вкладыша 3. После закрепления обечайки 9 к вкладышу 3 под ее свободный конец подводят левую часть секторного разжимного приспособления 5, которое скользит по гладкой направляющей поверхности 2 штанги 1. На правую часть этого приспособления устанавливают вторую обечайку, либо до соприкосновения их стыков 7, либо обеспечивая требуемый для сварки кольцевой зазор. Далее разводят сектора приспособления 5, обеспечивая центрирование первых двух обечаек относительно направляющей поверхности 2 штанги 1. В канал 6 этого приспособления подают защитный газ и проводят автоматическую аргонодуговую сварку первого кольцевого сварного шва с внешней стороны изделия. При сварке осуществляют непрерывный поддув защитного газа - аргона с внутренней стороны изделия. После выполнения первого кольцевого шва приспособление 5 перемещают по направляющей поверхности 2 штанги 1 и устанавливают его левую часть под свободным концом второй обечайки. На правую часть приспособления 5 устанавливают третью обечайку и проводят операции, описанные при сварке первого и второго швов. Все последующие кольцевые сварные швы выполняют аналогичным образом. Благодаря выполнению штанги равного диаметра по всей длине обеспечивается точная центровка стыков кромок обечаек. For each lengthy product, before manufacturing a given number of shells of the same diameter, they cut from sheet material in a package of blanks in the form of strips of equal length and width. Shells are made from each obtained strip of the bag by automatic, for example, argon-arc butt welding with the formation of a longitudinal seam. Automatic welding ensures the constancy of its technological process and, as a consequence, the constancy of the diameter for all shells for each lengthy product. The fabricated shells are trimmed simultaneously on both sides with a double-cutter head. This operation provides almost absolute parallelism of the ends of each shell. Next, the assembly of a lengthy product is carried out by welding the resulting shells with each other. Shells are welded sequentially: the second is welded to the first, the third to the second, etc. Initially, the rod 1 is fixed in a rotary device, for example, a welding manipulator. An insert 3 is installed in the end part of the rod 1, and an end ring 9 is mounted on it. Depending on the type of the latter (a pipe or cylinder with a bottom), its end part is placed on the corresponding stop-centering surfaces 4 of the insert 3. After securing the shell 9 to the insert 3 under its free end, the left part of the sector expanding device 5 is brought in, which slides along the smooth guide surface 2 of the rod 1. A second shell is mounted on the right part of this device, either until their joints 7 are in contact, or required annular clearance required for welding. Next, the sectors of the fixture 5 are bred, providing centering of the first two shells relative to the guide surface 2 of the rod 1. Shielding gas is supplied to the channel 6 of this fixture and automatic argon-arc welding of the first ring weld from the outside of the product is carried out. When welding, continuous shielding gas is used - argon from the inside of the product. After performing the first annular seam, the device 5 is moved along the guide surface 2 of the rod 1 and set its left part under the free end of the second shell. On the right side of the fixture 5, a third shell is installed and the operations described in the welding of the first and second seams are performed. All subsequent annular welds are performed in a similar manner. Thanks to the implementation of the rod of equal diameter along the entire length, accurate alignment of the joints of the edges of the shells is ensured.

По указанной выше технологии была изготовлена серия гидроцилиндров с днищем, каждый - из семи обечаек. Диаметр изделия - 500 мм, длина - 3460 мм и толщина стенки 2,5 мм. Результаты обмера изделия показали, что отклонение профиля продольного сечения по всей длине (прямолинейность) не превысило 0,27 мм, а отклонение от концентричности (соосность) не превысило 0,13 мм. According to the above technology, a series of hydraulic cylinders with a bottom was made, each of seven shells. The diameter of the product is 500 mm, the length is 3460 mm and the wall thickness is 2.5 mm. Product measurement results showed that the deviation of the longitudinal section profile along the entire length (straightness) did not exceed 0.27 mm, and the deviation from concentricity (alignment) did not exceed 0.13 mm.

Была изготовлена длинномерная труба с теми же размерами, что и гидроцилиндр. Отклонение по прямолинейности составило 0,28 мм, а по соосности - 0,1 мм. A long pipe was made with the same dimensions as the hydraulic cylinder. The deviation in straightness was 0.28 mm, and in alignment - 0.1 mm.

Claims

1. A method of manufacturing long products from shells, including the manufacture of shells from sheet material by welding longitudinal seams, trimming them, joining the edges of the shells with a centralizer and welding them with circumferential seams in a protective gas atmosphere, characterized in that before the manufacture of shells, a predetermined number of blanks is cut equal in length and width from the sheet material in the bag, the trimming of the shells is carried out simultaneously on both sides, when connecting the shells, the centralizer is mounted movably on the guide in in the form of a rod of equal diameter over the entire length, with a surface roughness of at least Rz 20, the shells are joined and welded by sequentially placing them on the rod, while the welding of annular seams is carried out with constant blowing of protective gas onto the welded edges of the product from the inside.

2. A device for the manufacture of long products from shells, containing a guide in the form of a rod for placing it inside the product and mounted centrally movably on its surface, made in the form of a sector expandable device, characterized in that it is provided with an insert fixed on the end of the rod with stepwise -centric surfaces, while the rod is made of equal diameter along the entire length and with a surface roughness of at least Rz 20, and the centralizer has a channel for supplying protective gas to the root seam of welded edges.