RU2460601C1

RU2460601C1 - Manufacturing method of large-diameter pipes with two plastically deformed welds, and shaped mandrel for its implementation

Info

Publication number: RU2460601C1
Application number: RU2011105681/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Хлопонин (RU); Виктор Николаевич Хлопонин; Борис Алексеевич Романцев (RU); Борис Алексеевич Романцев; Александр Сергеевич Алещенко (RU); Александр Сергеевич Алещенко
Original assignee: Виктор Николаевич Хлопонин
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: group of two rectangular plates or slabs welded on edges with continuous longitudinal weld is rolled on hot rolling mills till the rolled metal has the thickness equal to double wall thickness of manufactured pipe; pipes with two longitudinal ribs are obtained from rolled metal by means of expansion; sections of ribs are heated and plastically deformed together with welds relative to longitudinal projections of shaped mandrel introduced to deformed pipe. Possibility of obtaining solid pipes with diameter of up to 3200 mm due to multiple deformation of welds is provided due to the fact that plastic deformation is performed till full contact of rib metal and welds to surface of shaped mandrel. After next deformation the pipe with longitudinal ribs is moved along the mandrel. Ribs formed during plastic deformation and having various height are removed after processing by being cut with a shaped cutter. Mandrel has cross section occupying some part of the circle restricted with a circle with radius equal to radius of inner surface of manufactured pipe. On its cylindrical part there are two similar replaceable projections protruding beyond the limits of the above radius, containing three sections of various height and width. Mandrel can be composite and can contain three housings of certain configuration.

EFFECT: higher accuracy of large-diameter pipes.

5 cl, 20 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к производству труб большого диаметра в черной металлургии (диаметром до 3200 мм). Интенсивное развитие нефтегазовой промышленности, произошедшее после 50-х годов прошлого столетия, привело к существенному росту потребности в трубах большого диаметра. К этим трубам относятся трубы диаметром свыше 800…1000 мм и их производство осуществляют методами формовки трубной заготовки из горячекатаного листа (полосы) и последующей сварки под слоем флюса (см., например, рис.9.24 на стр.402. Учебн. изд. Теория трубного производства. Потапов И.Н. и др., М.: Металлургия, 1991 г.).The invention relates to the production of large diameter pipes in the iron and steel industry (diameter up to 3200 mm). Intensive development of the oil and gas industry, which occurred after the 50s of the last century, led to a significant increase in the demand for large diameter pipes. These pipes include pipes with a diameter of more than 800 ... 1000 mm and their production is carried out by forming a tube stock from a hot-rolled sheet (strip) and subsequent welding under a flux layer (see, for example, Fig. 9.24 on page 402. Textbook. Theory. Theory pipe production.Potapov I.N. et al., Moscow: Metallurgy, 1991).

Известен способ производства прямошовных труб большого диаметра с двумя сварными швами (см., например, Прокатное производство. Учебник, 3-е изд. Полухин П.И. и др., М.: Металлургия, 1982 г., с.652).A known method for the production of longitudinally-welded pipes of large diameter with two welds (see, for example, Rolling production. Textbook, 3rd ed. Polukhin P.I. et al., M .: Metallurgy, 1982, p.652).

Основной недостаток способа состоит в получении трубы с недеформированным сварным швом, что снижает прочность трубы. Кроме того, для получения трубы используют два листа (полосы), прокатанных на широкополосовом стане горячей прокатки (ШПС г.п.), что в два раза снижает производительность при производстве, т.к. длина бочки валков позволяет прокатывать только ширину

, где D - диаметр трубы.The main disadvantage of this method is to obtain a pipe with an undeformed weld, which reduces the strength of the pipe. In addition, to obtain the pipe, two sheets (strips) are used, rolled on a wide-band hot rolling mill (SHPS), which halves the productivity in production, because roll barrel length allows rolling only width

where D is the diameter of the pipe.

Известен способ производства труб большого диаметра с одним сварным швом (см. там же, рис.405 на стр.653).A known method for the production of large diameter pipes with one weld (see ibid., Fig. 405 on page 653).

Основной недостаток известного способа состоит в ограничении на диаметр производимой трубы, накладываемом ограничением ширины полосы (плиты), прокатка которой возможна на стане. Например, после ШПС г.п. 2000, на которых максимальная ширина прокатываемых полос ограничена 1850 мм, возможно производство труб с одним сварным швом диаметром до 580 мм. После толстолистовых станов (ТЛС), например, 5000-5500 возможно производство труб диаметром до 1720 мм, но чаще (с учетом технологических отходов) ограничиваются производством труб диаметром 1420 мм.The main disadvantage of this method is the restriction on the diameter of the produced pipe, imposed by limiting the width of the strip (plate), rolling of which is possible on the mill. For example, after ShPS 2000, on which the maximum width of rolled strips is limited to 1850 mm, it is possible to produce pipes with one weld with a diameter of up to 580 mm. After plate mills (TLS), for example, 5000-5500 it is possible to produce pipes with a diameter of up to 1720 mm, but more often (taking into account technological waste) they are limited to the production of pipes with a diameter of 1420 mm.

Этому известному способу также дополнительно присущ недостаток в виде недеформированного сварного шва на трубе. К тому же из-за сварки происходит негативное изменение структуры околошовного пространства шва, в котором чаще и происходит разрушение трубы под внутренним давлением жидкости или газа.This known method also additionally has the disadvantage of an undeformed weld on the pipe. In addition, due to welding, a negative change in the structure of the weld near-weld space occurs, in which more often pipe destruction occurs under the internal pressure of a liquid or gas.

Известен способ производства спиральношовных труб диаметром до 2500 мм (см. рис.9.23 на стр.401 и текст к нему, изложенные в указанном учебном издании авторов Потапов И.Н. и др.). Основной недостаток известного способа состоит, во-первых, в получении трубы с недеформированным сварным швом, к тому же длина шва (в сравнении с одношовными трубами) существенно возрастает на единицу длины трубы (например, 1 м), что снижает сопротивление трубы разрушению под действием внутреннего давления.A known method for the production of spiral-seam pipes with a diameter of up to 2500 mm (see Fig. 9.23 on page 40 and the text thereto, described in the indicated educational publication of the authors I. Potapov and others). The main disadvantage of this method consists, firstly, in obtaining a pipe with a non-deformed weld, in addition, the length of the weld (in comparison with single-seam pipes) increases significantly per unit length of the pipe (for example, 1 m), which reduces the resistance of the pipe to failure under the action of internal pressure.

Известен способ производства труб большого диаметра с двумя сварными швами, включающий наложение одинаковых прямоугольных плит (слябов) друг на друга, сварку их по краям непрерывным швом в продольном направлении с образованием пакета, нагрев и горячую прокатку пакета до раската толщиной, равной удвоенной толщине стенки трубы, и путем эспандирования раската получение трубы с двумя продольными ребрами, при этом в процессе наложения плит друг на друга между ними предпочтительно помещают в сыпучем состоянии материал, исключающий сварку плит при их нагреве и прокатке (см., например, патент Великобритании №1.075.681 В23P//В21В от 1965 г. и его опытное испытание, результаты которого опубликованы в сборнике Теория и технология деформации металлов. - М.: Металлургия, 1976 г. МИСиС. Научные труды №96, стр.56-61).A known method for the production of large diameter pipes with two welds, including laying the same rectangular plates (slabs) on top of each other, welding them along the edges with a continuous seam in the longitudinal direction to form a packet, heating and hot rolling the packet to a roll with a thickness equal to twice the thickness of the pipe wall , and by expanding the roll, obtaining a pipe with two longitudinal ribs, while in the process of laying the plates on top of each other, preferably material is placed in a loose state, excluding welding t during their heating and rolling (see, for example, UK patent No. 1,075.681 B23P // B21B from 1965 and its experimental test, the results of which are published in the collection Theory and technology of metal deformation. - M .: Metallurgy, 1976 MISiS. Scientific works No. 96, pp. 56-61).

По существенным признакам известный способ наиболее близок предлагаемому способу, поэтому принят за прототип.According to the essential features of the known method is closest to the proposed method, therefore, taken as a prototype.

Существенным недостатком способа является то, что в получаемой трубе имеется два продольных ребра, наличие которых (как показали испытания) примерно в два раза снижает внутреннее давление, выдерживаемое трубой до разрыва, в сравнении с трубой без продольных ребер. К тому же, продольные ребра на трубе существенно ограничивают возможности ее применения в промышленности.A significant disadvantage of this method is that in the resulting pipe there are two longitudinal ribs, the presence of which (as shown by tests) approximately halves the internal pressure that the pipe can withstand before rupture, compared with a pipe without longitudinal ribs. In addition, longitudinal ribs on the pipe significantly limit the possibilities of its application in industry.

Предлагаемый способ производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами свободен от указанных недостатков известного способа. В нем решена задача повышения прочности труб большого диаметра благодаря многократной пластической деформации сварных швов. К тому же, решена задача производства по существу сплошных труб диаметром до 3200 мм. Реализация предложенного способа позволяет в два раза повысить производство на прокатных станах проката для труб конечного размера. При этом важным является, что организация производства труб с использованием заложенных в нее совокупности предложенных приемов возможна с использованием существующего парка прокатных станов. При реализации предлагаемого способа труба с двумя продольными ребрами используется в качестве заготовки.The proposed method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds is free from these disadvantages of the known method. It solves the problem of increasing the strength of large diameter pipes due to repeated plastic deformation of the welds. In addition, the problem of producing essentially continuous pipes with a diameter of up to 3200 mm has been solved. Implementation of the proposed method allows to double the production at the rolling mills for rolled pipes of the final size. At the same time, it is important that the organization of pipe production using the set of proposed techniques incorporated into it is possible using the existing rolling mill fleet. When implementing the proposed method, a pipe with two longitudinal ribs is used as a workpiece.

Технический результат достигается тем, что в способе производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами, включающем наложение одинаковых прямоугольных плит (слябов) друг на друга, сварку их по краям непрерывным швом в продольном направлении с образованием пакета, нагрев и горячую прокатку пакета до раската толщиной, равной удвоенной толщине стенки трубы, и путем эспандирования раската получение трубы с двумя продольными ребрами, при этом в процессе наложения плит друг на друга между ними предпочтительно в сыпучем состоянии помещают материал, исключающий сварку плит при их нагреве и прокатке, согласно предложению в трубу с двумя продольными ребрами помещают фигурную оправку, снабженную двумя диаметрально расположенными одинаковыми продольными выступами, которые располагают оппозитно ребрам трубы, сдавливают ребра трубы и давлением на наружную часть ребер трубы осуществляют пластическую деформацию ребер трубы и сварных швов вплоть до их полного контакта с поверхностью оправки, при этом перед деформацией нагревают деформируемый участок трубы и после очередной деформации трубу перемещают вдоль фигурной оправки, а после окончания указанной обработки трубы остатки ее ребер удаляют путем резания.The technical result is achieved by the fact that in the method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds, which includes laying the same rectangular plates (slabs) on each other, welding them along the edges with a continuous seam in the longitudinal direction to form a packet, heating and hot rolling the packet to roll with a thickness equal to twice the wall thickness of the pipe, and by expanding the roll to obtain a pipe with two longitudinal ribs, while in the process of laying plates on top of each other, they prefer in a loose state, material is placed that excludes welding of plates during their heating and rolling; according to the proposal, a shaped mandrel is placed in a pipe with two longitudinal ribs, equipped with two diametrically located identical longitudinal protrusions, which are opposite to the pipe ribs, compress the pipe ribs and pressure on the outer part the pipe ribs carry out plastic deformation of the pipe ribs and welds up to their full contact with the surface of the mandrel, while the deformable is heated before deformation the pipe section and after the next deformation, the pipe is moved along the curly mandrel, and after the end of the specified pipe treatment, the remains of its ribs are removed by cutting.

Причем ребра трубы в процессе ее перемещения вдоль оправки и указанной пластической деформации располагают в вертикальной плоскости, при этом аналогично располагают в этой плоскости продольные выступы оправки (вариант 1). Ребра трубы в процессе ее перемещения вдоль оправки и указанной пластической деформации располагают в горизонтальной плоскости, при этом аналогично располагают в этой плоскости продольные выступы оправки (вариант 2).Moreover, the ribs of the pipe during its movement along the mandrel and the specified plastic deformation are placed in a vertical plane, while the longitudinal protrusions of the mandrel are similarly placed in this plane (option 1). The ribs of the pipe during its movement along the mandrel and the specified plastic deformation are placed in a horizontal plane, while the longitudinal protrusions of the mandrel are similarly placed in this plane (option 2).

Для реализации настоящего способа предложена фигурная оправка. При этом поперечное сечение оправки занимает часть круга, ограниченного окружностью с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности производимой трубы, на цилиндрической части оправки закреплены с диаметральным расположением два одинаковых выходящих за пределы указанного радиуса сменных продольных выступа, которые состоят по меньшей мере из трех участков, причем первый участок выполнен от начала выступа с нарастающей по длине оправки высотой и шириной, второй участок выполнен с постоянными высотой и шириной, а третий участок выполнен с убывающей высотой и увеличивающейся шириной. При этом оправка содержит три корпуса, один из которых является несущим, расположен в центральной части поперечного сечения оправки и соединен с механизмом перемещения и стопорения оправки, два других корпуса конструктивно одинаковые, в них установлены продольные выступы и они соединены с несущим корпусом по подвижной посадке, при этом в несущем корпусе расположены гидравлические цилиндры с плунжерами и пружины, стягивающие указанные три корпуса.To implement the present method, a shaped mandrel is proposed. Moreover, the cross section of the mandrel occupies part of a circle bounded by a circle with a radius equal to the radius of the inner surface of the pipe being produced, on the cylindrical part of the mandrel, two identical interchangeable longitudinal protrusions extending beyond the specified radius, which consist of at least three sections, the first section is made from the beginning of the protrusion with increasing height and width along the mandrel length, the second section is made with constant height and width, and the third section is made ene with a decreasing height and increasing width. In this case, the mandrel contains three cases, one of which is a carrier, located in the central part of the cross section of the mandrel and is connected to the mechanism for moving and locking the mandrel, the other two cases are structurally identical, they have longitudinal protrusions and they are connected to the bearing case by movable landing, at the same time, hydraulic cylinders with plungers and springs are located in the bearing housing, tightening these three cases.

Способ производства труб большого диаметра (800-3200 мм) с двумя пластически деформированными сварными швами и фигурная оправка для его осуществления пояснены на фиг.1-20.A method for the production of large diameter pipes (800-3200 mm) with two plastically deformed welds and a shaped mandrel for its implementation are explained in figures 1-20.

На фиг.1 и 2 показаны уложенные друг на друга прямоугольные плиты (слябы), сваренные, с образованием пакета, в продольном направлении непрерывным швом, а в поперечном направлении прерывистым швом (на чертеже условно не показано ввиду его несущественного влияния на способ производства). На фиг.3 и 4 показан получаемый после нагрева и горячей прокатки раскат из двух полос, полученный из пакета на фиг.1 (на фиг.2 и 4 L_п и L_p - длины). На фиг.5 показана труба с двумя продольными ребрами, полученная путем эспандирования из раската, показанного на фиг.3 и 4. На фиг.6 показаны основные элементы (инструмент), необходимые для осуществления описываемого способа производства. На фиг.7 к элементам на фиг.6 добавлены фигурная оправка и инструмент для пластической деформации металла ребер трубы и сварного шва, необходимые и достаточные для реализации предлагаемого способа производства труб большого диаметра, показанные в положении начала пластической деформации металла ребер трубы совместно со сварными швами. На фиг.8 показан промежуточный этап пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов; на фиг.9 - заключительная стадия этой деформации, когда металл ребер трубы и сварных швов плотно прилегает к цилиндрической поверхности оправки.Figures 1 and 2 show rectangular plates (slabs) stacked on top of each other, welded to form a packet in the longitudinal direction with a continuous seam, and in the transverse direction with a discontinuous seam (not conventionally shown in the drawing due to its insignificant effect on the production method). FIGS. 3 and 4 show a roll of two strips obtained after heating and hot rolling, obtained from the bag in FIG. 1 (in FIGS. 2 and 4, L _p and L _p are the lengths). In Fig.5 shows a pipe with two longitudinal ribs obtained by expansion from the roll shown in Fig.3 and 4. Fig.6 shows the main elements (tool) necessary for the implementation of the described production method. In Fig. 7, the figured mandrel and tool for plastic deformation of the metal of the pipe ribs and weld are added to the elements of Fig. 6, which are necessary and sufficient for the implementation of the proposed method for the production of large diameter pipes, shown at the start position of the plastic deformation of the metal of the pipe ribs together with the welds . On Fig shows the intermediate stage of plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds; Fig.9 is the final stage of this deformation, when the metal of the pipe ribs and welds is tightly adjacent to the cylindrical surface of the mandrel.

На фиг.10 показано удаление путем резания (фрезой) остатков ребер трубы после окончания пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов и получение трубы с двумя пластически деформированными швами. На фиг.11 укрупненно показано место I на фиг.5; на фиг.12 место II на фиг.8 и на фиг.13 место III на фиг.9. На фиг.14 показано расположение трубы с двумя ребрами и фигурной оправкой в стадии подготовки процесса пластической деформации металла ребер и сварных швов, когда труба с ребрами надвигается на оправку.Figure 10 shows the removal by cutting (milling cutter) of the remains of the ribs of the pipe after plastic deformation of the metal of the ribs of the pipe and welds and receiving a pipe with two plastically deformed seams. Figure 11 shows enlarged location I in figure 5; in Fig.12 place II in Fig.8 and in Fig.13 place III in Fig.9. On Fig shows the location of the pipe with two ribs and a shaped mandrel in the preparation stage of the process of plastic deformation of the metal of the ribs and welds, when the pipe with ribs slides on the mandrel.

На фиг.15 показана фигурная оправка для осуществления предлагаемого способа производства труб большого диаметра, на фиг.16-19 - поперечные сечения от I-I до V-V фигурной оправки на фиг.15. На фиг.20 показана составная фигурная оправка, необходимость в использовании которой изложена ниже.In Fig.15 shows a shaped mandrel for implementing the proposed method for the production of pipes of large diameter, Fig.16-19 - cross-sections from I-I to V-V of the shaped mandrel in Fig.15. On Fig shows a composite curly mandrel, the need for the use of which is described below.

На фиг.1-20 не приведены механизмы транспортировки и установки трубы с двумя ребрами в процессе реализации предлагаемого способа производства труб большого диаметра. Эти механизмы влияют на организацию процесса производства, однако не определяют его сущность (существенные признаки).Figure 1-20 does not show the transportation and installation of the pipe with two ribs in the process of implementing the proposed method for the production of large diameter pipes. These mechanisms affect the organization of the production process, but do not determine its essence (essential features).

На фиг.1 и 2 приведены две прямоугольные плиты 1 и 2 одинаковой толщины Н_п, сваренные в продольном направлении двумя непрерывными швами 3 с образованием исходного пакета шириной В_п и длиной L_п. Высота сварного шва равна h (фиг.1). Высоту сварного шва h принимают по меньшей мере равной толщине стенки трубы, которую планируют изготовить. Перед сваркой осуществляют разделку продольных кромок плит 1 и 2 с образованием V-образной или U-образной формы кромок; последнее зависит от толщины плит Н_п. Также перед сваркой между плитами 1 и 2 в сыпучем (или другом) состоянии помещают тонкий слой материала, исключающего сварку плит 1 и 2 в процессе последующей обработки. Дополнительно по торцам плиты 1 и 2 сваривают прерывистым швом, чтобы исключить раскрытие плит при последующей обработке. Плиты 1 и 2 могут быть предварительно пластически деформированы или непрерывнолитыми.Figure 1 and 2 shows two rectangular plates 1 and 2 of the same thickness H _p welded in the longitudinal direction by two continuous seams 3 with the formation of the original package with a width of In _p and a length of L _p The height of the weld is equal to h (figure 1). The height of the weld h is taken to be at least equal to the wall thickness of the pipe that you plan to produce. Before welding, the longitudinal edges of plates 1 and 2 are cut to form V-shaped or U-shaped edges; the latter depends on the thickness of the plates N _p . Also, before welding, between the plates 1 and 2 in a loose (or other) state, a thin layer of material is placed, which excludes the welding of plates 1 and 2 during the subsequent processing. Additionally, at the ends of the plates 1 and 2 are welded with an intermittent seam to prevent the disclosure of plates during subsequent processing. Plates 1 and 2 can be pre-plastically deformed or continuously cast.

Пакет плит 1 и 2 нагревают и путем горячей прокатки получают раскат из полос 4 и 5 толщиной Н_р, шириной В_р и длиной Z_p, сваренных продольным швом 6 (фиг.3 и 4). При этом толщина каждой полосы Н_р равна толщине готовой трубы, ширина В_р может быть равна ширине пакета В_п, быть больше (реже меньше) этого значения. Последнее определено примененным методом прокатки (точнее наличием обжатия вертикальными валками). Перед дальнейшей обработкой раската в зависимости от соотношений размеров Н_р и H_п, L_p и L_п, полученный раскат либо режут на мерные длины, либо удаляют только неровные (в плане) передний и задний его концы. В конечном итоге получают раскат, длина которого позволяет получить трубу необходимой длины.The package of plates 1 and 2 is heated and hot rolling is obtained from strips 4 and 5 of thickness H _p , width B _p and length Z _p , welded by a longitudinal seam 6 (FIGS. 3 and 4). In this case, the thickness of each strip H _p is equal to the thickness of the finished pipe, the width of B _p can be equal to the width of the packet In _p , be more (less often) this value. The latter is determined by the applied rolling method (more precisely, the presence of compression by vertical rolls). Before further processing of the roll, depending on the size ratios of H _p and H _p , L _p and L _p , the resulting roll is either cut into measured lengths or only uneven (in plan) its front and rear ends are removed. In the end, they get a roll, the length of which allows you to get a pipe of the required length.

На фиг.5 приведено поперечное сечение трубы с двумя ребрами (продольными), которую получают путем эспандирования раската (на фиг.3 и 4) после отмеченной его обработки на мерные длины. Соответственно толщина стенки трубы с продольными ребрами на фиг.5 и толщина каждой плиты Н_р на фиг.3 одинаковы, а толщина ребер трубы равна 2×Н_р.Figure 5 shows the cross-section of a pipe with two ribs (longitudinal), which is obtained by expanding the roll (in figures 3 and 4) after its marked processing to measured lengths. Accordingly, the wall thickness of the pipe with longitudinal ribs in FIG. 5 and the thickness of each plate N _p in FIG. 3 are the same, and the thickness of the pipe ribs is 2 × N _p .

На фиг.6 приведено поперечное сечение расположения трубы (вариант 1) до начала пластической деформации металла ее ребер и сварных швов; на фиг.7 - поперечное сечение положения трубы в момент начала указанной пластической деформации (вариант 1). Позицией 7 отмечены плиты для сдавливания ребер заготовки трубы, позицией 8 - деформирующий инструмент, позицией 9 - поперечное сечение фигурной оправки, относительно которой осуществляют пластическую деформацию металла ребер трубы и сварных швов.Figure 6 shows the cross section of the location of the pipe (option 1) before the plastic deformation of the metal of its ribs and welds; Fig.7 is a cross section of the position of the pipe at the time of the beginning of the specified plastic deformation (option 1). Position 7 marks the plates for squeezing the edges of the pipe blank, position 8 the deforming tool, position 9 the cross section of a shaped mandrel, relative to which plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds is carried out.

На фиг.8 приведено поперечное сечение трубы и плит 7 для сдавливания ребер трубы, деформирующего инструмента 8 и фигурной оправки 9 в процессе пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов (вариант 1). Перед указанной пластической деформацией деформируемые участки трубы, как уже отмечено, нагревают до температуры пластической деформации (что дополнительно будет рассмотрено ниже).On Fig shows a cross section of the pipe and plates 7 for squeezing the edges of the pipe, deforming tool 8 and curly mandrel 9 in the process of plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds (option 1). Before the specified plastic deformation, the deformable sections of the pipe, as already noted, are heated to the temperature of plastic deformation (which will be further discussed below).

Фиг.9 отражает конечное расположение (поперечное сечение) трубы с продольными ребрами, плит 7 для сдавливания ребер трубы, деформирующего инструмента 8 и фигурной оправки 9 (вариант 1) в момент окончания пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов. На фиг.10 показана операция удаления оставшихся неровных продольных ребер (пунктир на фиг.10) на трубе путем резания (например, фрезой 10) и получение трубы 11 с наружным радиусом R₁ и внутренним R₂ и двумя пластически деформированными сварными швами 12. Процесс эспандирования готовой трубы 11 является составной частью предлагаемого способа производства труб большого диаметра с двумя с двумя пластически деформированными сварными швами. На фиг.11-13 в укрупненном масштабе показаны соответственно места I (фиг.5), II (фиг.8) и III (фиг.9). На фиг.14 показана начальная стадия контакта трубы с двумя ребрами с фигурной оправкой 9 (при этом на фиг.14 приведено продольное сечение трубы с двумя сварными швами, выполненное по сварным швам). На фиг.14 позицией 13 обозначены два диаметрально расположенных на оправке 9 продольных выступа, которые располагают оппозитно ребрам заготовки трубы; позицией 14 обозначен стержень, соединяющий фигурную оправку 9 с механизмом 15 ее перемещения в рабочее положение и крепления в этом положении. Позицией 16 отмечен участок, где осуществляют нагрев ребер заготовки трубы, сварных швов и прилегающей к ним части трубы перед пластической деформацией.Fig.9 reflects the final location (cross section) of the pipe with longitudinal ribs, plates 7 for squeezing the ribs of the pipe, a deforming tool 8 and a shaped mandrel 9 (option 1) at the end of the plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds. Figure 10 shows the operation of removing the remaining uneven longitudinal ribs (dotted line in figure 10) on the pipe by cutting (for example, a milling cutter 10) and obtaining a pipe 11 with an outer radius R ₁ and an inner R ₂ and two plastically deformed welds 12. The process expansion of the finished pipe 11 is an integral part of the proposed method for the production of large diameter pipes with two with two plastically deformed welds. 11-13 in an enlarged scale, respectively, places I (Fig. 5), II (Fig. 8) and III (Fig. 9) are shown. On Fig shows the initial stage of contact of the pipe with two ribs with a figured mandrel 9 (while on Fig shows a longitudinal section of a pipe with two welds, made along the welds). In Fig. 14, the reference numeral 13 denotes two longitudinal protrusions diametrically arranged on the mandrel 9, which are disposed opposite to the ribs of the pipe blank; 14 denotes a rod connecting the shaped mandrel 9 with the mechanism 15 of its movement to the working position and fastening in this position. Position 16 marks the area where the ribs of the pipe billet, welds and the adjacent part of the pipe are heated before plastic deformation.

На фиг.15 приведена фигурная оправка 9, применяемая (см. поперечные сечения на фиг.7-9 и фиг.14) для осуществления предлагаемого способа производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами. Согласно фиг.7 и 9 поперечное сечение фигурной оправки 9 занимает часть круга, ограниченного окружностью с радиусом R₂, равным радиусу внутренней поверхности трубы. Фигурная оправка 9 содержит два идентичных диаметрально расположенных участка 13, выступающих за пределы внутреннего радиуса R₂ трубы. На фиг.16-18 приведены поперечные сечения от I-I до V-V фигурной оправки на фиг.15. Применяют сменные продольные выступы (вставки) 13, крепя их к телу оправки 9.Fig. 15 shows a curly mandrel 9 used (see cross sections in Figs. 7-9 and Fig. 14) to implement the proposed method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds. According to Fig.7 and 9, the cross section of the shaped mandrel 9 occupies a part of a circle bounded by a circle with a radius R ₂ equal to the radius of the inner surface of the pipe. Figured mandrel 9 contains two identical diametrically located section 13, protruding beyond the inner radius R _{2 of the} pipe. On Fig-18 shows cross-sections from II to VV of the curved mandrel in Fig. 15. Replaceable longitudinal projections (inserts) 13 are used, fastening them to the body of the mandrel 9.

На фиг.20 показано поперечное сечение фигурной оправки 9, выполненной составной. Оправка содержит несущий корпус 17, верхний и нижний идентичные корпуса 18, наружная поверхность которых очерчена радиусом R₂, равным внутреннему радиусу трубы, и продольные выступы 13, выступающие за пределы радиуса R₂. Корпусы 18 разжимаются плунжерами 19, размещенными в цилиндре 20, выполненном в несущем корпусе 17. Жидкость высокого давления подводится в цилиндр 20 через стержень 14. Плунжеры 19 при снятии давления в цилиндре 20 стягиваются пружинами 21. На длине оправки установлено по меньшей мере два цилиндра 20. Плунжеры 19 не соединены жестко с корпусами 18 для исключения заклинивания в подвижном сочленении корпусов 18 с несущим корпусом 17.On Fig shows a cross section of a shaped mandrel 9, made integral. The mandrel contains a supporting body 17, the upper and lower identical bodies 18, the outer surface of which is defined by a radius R ₂ equal to the inner radius of the pipe, and longitudinal protrusions 13 protruding beyond the radius R ₂ . The housings 18 are unclenched by plungers 19 located in a cylinder 20, made in the bearing housing 17. A high pressure fluid is supplied to the cylinder 20 through the rod 14. When relieving pressure in the cylinder 20, the plungers are pulled together by springs 21. At least two cylinders 20 are installed along the mandrel length The plungers 19 are not rigidly connected to the bodies 18 to prevent jamming in the movable joint of the bodies 18 with the supporting body 17.

На фиг.5-20 показан вариант I реализации способа производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами. Особенностью варианта 1 является то, что в процессе перемещения трубы с двумя ребрами вдоль фигурной оправки и пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов ребра трубы располагают в вертикальной плоскости.5-20 show an embodiment I of a method for manufacturing large diameter pipes with two plastically deformed welds. A feature of option 1 is that in the process of moving a pipe with two ribs along a curly mandrel and plastic deformation of the metal, the pipe ribs and welds of the pipe ribs are placed in a vertical plane.

Предусмотрен вариант II реализации способа производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами, когда в процессе перемещения трубы вдоль фигурной оправки 9 и пластической деформации металла ребер этой трубы и сварных швов ребра трубы располагают в горизонтальной плоскости. Во втором варианте полностью реализуют те же приемы и операции производства труб по варианту I, т.е. существенные признаки способа производства труб по вариантам I и II одинаковые, за исключением расположения трубы с продольными ребрами и фигурной оправки. Фиг.5-10, 16-19 отражают приемы второго способа при рассмотрении их повернутыми на 90° в плоскости чертежа; фигурную оправку 9 на фиг.14-20 при этом необходимо рассматривать повернутой на 90° относительно ее продольной оси.Option II of the method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds is provided, when during the movement of the pipe along the curved mandrel 9 and plastic deformation of the metal of the ribs of this pipe and the welds of the pipe ribs are placed in a horizontal plane. In the second embodiment, the same techniques and operations for the production of pipes according to option I are fully implemented, i.e. the essential features of the method for producing pipes according to options I and II are the same, with the exception of the location of the pipe with longitudinal ribs and a shaped mandrel. 5-10, 16-19 reflect the receptions of the second method when they are examined rotated 90 ° in the plane of the drawing; in this case, the shaped mandrel 9 in Figs. 14-20 must be considered rotated 90 ° relative to its longitudinal axis.

Способ производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами осуществляют следующим образом.A method of manufacturing large diameter pipes with two plastically deformed welds is as follows.

Получают пакет из плит 1 и 2 в соответствии с указанным выше описанием (фиг.1 и 2). Продольный сварной шов 3 обеспечивают по меньшей мере равным по высоте h, толщине стенки трубы с продольными ребрами Н_р (фиг.5), из которой производят (фиг.10) трубу с двумя пластически деформированными сварными швами согласно описываемому способу.Get a package of plates 1 and 2 in accordance with the above description (Fig.1 and 2). The longitudinal weld 3 is provided at least equal in height h, the wall thickness of the pipe with longitudinal ribs H _p (Fig. 5), from which a pipe with two plastically deformed welds is produced (Fig. 10) according to the described method.

Пакет из плит 1 и 2 (фиг.1 и 2) нагревают в печи до температуры прокатки (зависит от марки стали и в основном колеблется в пределах 1100…1280°С) и в горячем состоянии прокатывают на толстолистовом или широкополосовом стане до получения раската из двух полос 4 и 5, каждая толщиной Н_р, шириной В_р и длиной L_p (фиг.3 и 4). В процессе прокатки сварной шов 3 на фиг.1 меняет размеры и принимает вид, отмеченный позицией 6 на фиг.3. При этом высота продольного сварного шва 6 становится больше или равной высоте h на фиг.1 исходного сварного шва 3 и последнее зависит от деформации пакета вертикальными валками (при их наличии на прокатном стане, на котором осуществляют горячую прокатку пакета).A package of plates 1 and 2 (FIGS. 1 and 2) is heated in a furnace to a rolling temperature (depending on the grade of steel and generally varies between 1100 ... 1280 ° C) and is hot rolled on a plate or broadband mill to produce a roll of two strips 4 and 5, each with a thickness of H _p , a width of B _p and a length of L _p (FIGS. 3 and 4). In the rolling process, the weld 3 in FIG. 1 changes its dimensions and takes on the form indicated by 6 in FIG. 3. In this case, the height of the longitudinal weld 6 becomes greater than or equal to the height h in FIG. 1 of the initial weld 3 and the latter depends on the deformation of the package by vertical rolls (if available on the rolling mill, on which the package is hot rolled).

Путем горячей прокатки пакета из плит 1 и 2 получают раскат, показанный на фиг.4 и 5. При прокатке обеспечивают толщину каждой полосы в раскате, равной толщине Н_р трубы, производство которой осуществляют в последующем из раската. Ширина В_р раската на фиг.3 и 4 с учетом технологических отходов определена диаметром трубы, которую предусмотрено изготовить из полученного раската. Длина раската L_p (фиг.4) определена соотношением размеров Н_п, Н_р, L_п на фиг.1-4.By hot rolling the stack of plates 1 and 2, the roll shown in FIGS. 4 and 5 is obtained. When rolling, the thickness of each strip in the roll is equal to the thickness H _{p of the} pipe, which is subsequently produced from the roll. The width _p of roll 3 and 4 with the process waste picked diameter pipe, which is provided to produce from the resulting reverberation. The length of the roll L _p (figure 4) is determined by the ratio of the sizes of N _p , N _p , L _p in figure 1-4.

Соотношения указанных размеров существенно зависит от прокатного стана, на котором осуществляют горячую прокатку пакета из плит 1 и 2 (на фиг.1) на раскат из полос 4 и 5 на фиг.3 и 4. При прокатке на толстолистовом стане (ТЛС) чаще размер полосы L_p определяет длину готовой трубы (с учетом технологической обрези). При горячей прокатке на широкополосовом стане (ШПС г.п.) размер полосы Lp может многократно превышать длину готовой трубы; в этом случае раскат сматывают в рулон, в последующем разматывают и режут на мерные длины, определяемые длиной готовой трубы.The ratio of the indicated sizes substantially depends on the rolling mill, on which hot rolling of the package from plates 1 and 2 (in Fig. 1) is carried out to roll from strips 4 and 5 in Figs. 3 and 4. When rolling on a plate mill (TLS), the size is often strip L _p determines the length of the finished pipe (taking into account the technological trim). When hot rolling on a broadband mill (ShPS cp), the strip size Lp can be many times greater than the length of the finished pipe; in this case, the roll is wound into a roll, subsequently unwound and cut into measured lengths determined by the length of the finished pipe.

Ширина В_р раската зависит от применения на прокатном стане деформации металла вертикальными валками; при наличии этой деформации ширина В_р может несущественно отличаться от ширины В_п.The width B _{r of the} roll depends on the application of metal deformation by vertical rolls on a rolling mill; in the presence of this deformation, the width B _p may slightly differ from the width B _p .

В процессе описанной горячей прокатки на ТЛС или ШПС г.п. осуществляют существенную начальную пластическую деформацию металла сварных швов.In the process of the described hot rolling on a TLS or ShPS, p. carry out a significant initial plastic deformation of the weld metal.

Первая операция по формированию готовой трубы состоит в эспандировании раската на фиг.3 и 4 (после отмеченной его обработки на мерные длины), с получением трубы на фиг.5 в виде трубы с двумя продольными ребрами, имеющей наружный диаметр R₁, внутренний R₂ и толщину стенки Н_р.The first operation for the formation of the finished pipe consists in expanding the roll in FIGS. 3 and 4 (after marked processing to measured lengths), to obtain the pipe in FIG. 5 in the form of a pipe with two longitudinal ribs having an outer diameter R ₁ , inner R ₂ and wall thickness H _p .

Полученную трубу с двумя продольными ребрами (по существу заготовку готовой трубы) размещают в районе расположения плит 7 и деформирующего инструмента 8 так, как показано на фиг.6 и 14 (далее графически представлен вариант 1 способа производства труб большого диаметра. При применении варианта 2 рассматриваемого способа прокатки все чертежи, начиная с фиг.5, необходимо рассматривать с учетом изложенных выше рекомендаций).The resulting pipe with two longitudinal ribs (essentially a finished pipe billet) is placed in the area of plates 7 and the deforming tool 8 as shown in Figs. 6 and 14 (hereinafter, variant 1 of the method for producing large diameter pipes is graphically presented. the rolling method, all drawings, starting with figure 5, must be considered taking into account the above recommendations).

Осуществляют местный нагрев заготовки трубы до температуры 1100-1280°С на участке 16 на фиг.14 (возможен нагрев только части поперечного сечения заготовки трубы или всего ее сечения).Local heating of the pipe billet to a temperature of 1100-1280 ° C in section 16 in Fig. 14 is carried out (only part of the cross section of the pipe billet or its entire section can be heated).

Нагретый участок подают к плитам 7 (фиг.6) и оправке 9 (фиг.14). Плитами 7 с усилием Q сдавливают нагретые ребра заготовки трубы, подводят деформирующий инструмент 8 к ребрам трубы и усилием Р (фиг.8) осуществляют пластическую деформацию металла ребер трубы и сварных швов относительно выступов 13 оправки 9 (фиг.8, 12, 13 и 14). Оправку 9 перед этим вводят в трубу путем подачи заготовки трубы на оправку (см. подробнее ниже). После осуществления очередной пластической деформации металла ребер и сварных швов плиты 7 отводят от ребер трубы (пунктир на фиг.7-9, 12 и 13), осуществляют подачу нового нагретого участка трубы с продольными ребрами вдоль оправки 9 (см. стрелки на фиг.14), после чего сдавливают вновь плитами 7 ребра трубы и осуществляют пластическую деформацию металла ребер трубы и сварных швов этого очередного (поданного) участка трубы относительно выступов 13 фигурной оправки 9. По мере подачи трубы с ребрами вдоль фигурной оправки 9 и пластической деформации металла ребер и сварных швов деформирующим инструментом 8 металл ребер трубы и сварных швов достигает цилиндрической поверхности оправки 9 с наружным радиусом R₂ (фиг.9 и 13), после пластической деформации относительно которой этот участок трубы покидает район пластической деформации. При этом получают поперечное сечение трубы 11 с наружным радиусом R₁, внутренним радиусом R₂ и толщиной стенки H_р с двумя пластически деформированными сварными швами 12 (фиг.10) и остатками ребер (заготовки) трубы (пунктир на фиг.10).The heated section is fed to the plates 7 (Fig.6) and the mandrel 9 (Fig.14). Plates 7 with a force Q compress the heated ribs of the pipe billet, bring the deforming tool 8 to the ribs of the pipe and force P (Fig. 8) plastic deform the metal of the pipe ribs and welds relative to the protrusions 13 of the mandrel 9 (Figs. 8, 12, 13 and 14 ) The mandrel 9 is then introduced into the pipe by feeding the pipe blank to the mandrel (see below for more details). After the next plastic deformation of the metal of the ribs and welds of the plate 7 is carried away from the ribs of the pipe (dashed line in Figs. 7-9, 12 and 13), a new heated section of the pipe with longitudinal ribs along the mandrel 9 is fed (see arrows in Fig. 14 ), after which the pipe ribs 7 are pressed again by the plates and plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds of this next (filed) pipe section is carried out relative to the protrusions 13 of the shaped mandrel 9. As the pipe with ribs along the shaped mandrel 9 and plastic deformation m Tall fins or welds deforming tool 8 metal pipe ribs and welds reaches the cylindrical surface of the mandrel 9 with an outer radius R ₂ (9 and 13) after the plastic deformation relative to the pipe portion which leaves the plastic deformation region. This gives a cross section of the pipe 11 with an outer radius R ₁ , an inner radius R _2, and a wall thickness H _p with two plastically deformed welds 12 (Fig. 10) and the remains of the ribs (billet) of the pipe (dashed line in Fig. 10).

Остатки ребер удаляют фрезами 10 (фиг.10 и 14), кривизна режущей части которых такая же, как кривизна наружной поверхности трубы. Удаление осуществляют в указанном на фиг.14 участке или вне зоны рассмотренной пластической деформации. Возможен другой вариант удаления остатков ребер трубы резанием.The remains of the ribs are removed by milling cutters 10 (FIGS. 10 and 14), the curvature of the cutting part of which is the same as the curvature of the outer surface of the pipe. Removal is carried out in the region indicated in FIG. 14 or outside the zone of the considered plastic deformation. Another option is the removal of the remains of the ribs of the pipe by cutting.

Таким образом получают трубу 11 большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами 12. Механизмом 15 оправку 9 выводят из трубы и трубу 11 удаляют с участка пластической деформации сварных швов. Полученную трубу эспандируют на отдельном участке.In this way, a large diameter pipe 11 with two plastically deformed welds 12 is obtained. By mechanism 15, the mandrel 9 is removed from the pipe and pipe 11 is removed from the plastic deformation section of the welds. The resulting pipe is expanded in a separate section.

При осуществлении предлагаемого производства сварных труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами существенное значение имеет применяемая фигурная оправка, конструкция которой определяет основные показатели способа.In the implementation of the proposed production of large-diameter welded pipes with two plastically deformed welds, the curly mandrel used, the design of which determines the main indicators of the method, is essential.

Поперечное сечение фигурной оправки 9 занимает часть круга, ограниченного окружностью с радиусом R₂, внутренней поверхности готовой трубы (см. фиг.7-9, 14-20). На цилиндрических поверхностях тела оправки 9, на диаметрально противоположных сторонах выполнены продольные пазы, в которые установлены и закреплены к оправке 9 продольные выступы 13 (фиг.14-20). Вертикальная ось поперечного сечения оправки 9 и пазов под выступы 13 соответственно совпадают. Каждый продольный выступ 13 состоит по меньшей мере из трех участков, характеризующихся протяженностью l₁, l₂, и l₃ (фиг.15), высотой h₁, h₂ и h₃ и шириной B₁, В₂, B₃ (фиг.16-18). С увеличением числа участков облегчаются условия пластической деформации металла ребер и сварных швов.The cross section of the shaped mandrel 9 occupies part of a circle bounded by a circle with a radius R ₂ , the inner surface of the finished pipe (see Fig.7-9, 14-20). On the cylindrical surfaces of the body of the mandrel 9, on diametrically opposite sides there are longitudinal grooves in which longitudinal projections 13 are mounted and fixed to the mandrel 9 (Figs. 14-20). The vertical axis of the cross section of the mandrel 9 and the grooves for the protrusions 13, respectively, coincide. Each longitudinal protrusion 13 consists of at least three sections characterized by a length of l ₁ , l ₂ , and l ₃ (Fig. 15), a height of h ₁ , h ₂ and h ₃ and a width of B ₁ , B ₂ , B ₃ (FIG. .16-18). With an increase in the number of sections, the conditions of plastic deformation of the metal of the ribs and welds are facilitated.

Первый участок выполнен от начала выступа 13 с нарастающими по длине оправки высотой h₁ и шириной В₂. При этом за начало принимают сторону оправки, на которую периодически подают трубу с двумя ребрами, полученную после эспандирования раската из полос 4 и 5. Таким исполнением первого участка выступа 13 обеспечивают раскрытие ребер заготовки трубы (см. фиг.5, 7 и 11) вплоть до контакта в конце этого участка выступа 13 со сварным швом 6 (см. фиг.12).The first section is made from the beginning of the protrusion 13 with growing along the length of the mandrel with a height of h ₁ and a width of B ₂ . In this case, the side of the mandrel is taken as the beginning, to which the pipe with two ribs is periodically fed, obtained after expanding the roll from strips 4 and 5. This embodiment of the first section of the protrusion 13 ensures the opening of the ribs of the pipe billet (see FIGS. 5, 7 and 11) up to until contact at the end of this section of the protrusion 13 with the weld 6 (see Fig.12).

Второй участок выступа 13 выполнен с постоянной высотой h₂ и шириной B₂. Таким исполнением второго участка выступа 13 обеспечивают возможность обжатия по высоте металла трубы ребер и сварных швов. В процессе указанного обжатия происходит дополнительное к отмеченному раскрытие ребер трубы (заготовки).The second section of the protrusion 13 is made with a constant height h ₂ and a width B ₂ . This embodiment of the second section of the protrusion 13 provide the possibility of compression along the height of the metal pipe ribs and welds. In the process of said compression, an additional opening of the pipe ribs (billet) to the marked one occurs.

Третий участок выступа 13 выполнен с убывающей по длине оправки высотой h₃ и нарастающей шириной B₃. Таким исполнением третьего участка выступа 13 обеспечивают дальнейшее обжатие по высоте металла ребер трубы и сварного шва 6 и плотное прилегание этого металла к цилиндрической поверхности оправки, имеющей радиус R₂ (место III на фиг.13). Последующая пластическая деформация металла ребер трубы и сварных швов относительно наружной поверхности оправки с радиусом R₂ (фиг.19) позволяет окончательно сформировать трубу 11 с пластически деформированными сварными швами 12 (фиг.10), имеющую наружный радиус R₁, внутренний радиус R₁, толщину стенки Н_р, но с остатками деформированных ребер трубы (пунктир на фиг.10), которые удаляют резанием (фрезой 10 на фиг.10).The third section of the protrusion 13 is made with decreasing along the length of the mandrel with a height of h ₃ and an increasing width of B ₃ . This embodiment of the third section of the protrusion 13 provide further compression along the height of the metal of the ribs of the pipe and the weld 6 and the snug fit of this metal to the cylindrical surface of the mandrel having a radius of R ₂ (place III in Fig.13). Subsequent plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds relative to the outer surface of the mandrel with a radius R ₂ (FIG. 19) allows you to finally form a pipe 11 with plastic deformed welds 12 (FIG. 10) having an outer radius R ₁ , inner radius R ₁ , the wall thickness N _p , but with the remains of the deformed ribs of the pipe (dotted line in figure 10), which are removed by cutting (cutter 10 in figure 10).

На фиг.7-9, 14-19 приведена фигурная оправка 9, выполненная сплошной. Это сделано для упрощения чертежей при описании основных операций предлагаемого способа производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами. Однако учитывают, что даже при диаметре трубы 2R₁=800 мм масса такой оправки становится весьма значительной, что с точки зрения реализации операций процесса производства не оправданно. К тому же, в связи с пружинением (даже при горячей деформации) раздвигаемых оправкой 9 ребер трубы и с учетом увеличения ширины В₁ на первом участке выступов 13 (фиг.16 и текст к ней) возникают ограничения на величины очередной подачи (надвигания) обрабатываемой (заготовки) трубы с двумя ребрами на оправку 9, что заметно снижает производительность предлагаемого способа производства труб большого диаметра.7-9, 14-19 shows a curly mandrel 9, made solid. This is done to simplify the drawings when describing the basic operations of the proposed method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds. However, it is taken into account that even with a pipe diameter of 2R ₁ = 800 mm, the mass of such a mandrel becomes very significant, which is not justified from the point of view of the implementation of operations of the production process. In addition, due to the springing (even during hot deformation) of the pipe ribs 9 extended by the mandrel and taking into account the increase in width B ₁ in the first section of the projections 13 (Fig. 16 and the text thereto), restrictions arise on the size of the next feed (thrust) of the machined (blanks) pipes with two ribs on the mandrel 9, which significantly reduces the performance of the proposed method for the production of pipes of large diameter.

Отмеченное заставляет рекомендовать при реализации предлагаемого производства труб большого диаметра с двумя пластически деформированными сварными швами применение также составных фигурных оправок 9 (см. описание фиг.20).The aforementioned compels us to recommend the use of composite curly mandrels 9 when implementing the proposed production of large diameter pipes with two plastically deformed welds (see description of FIG. 20).

Составную фигурную оправку используют следующим образом. После очередной пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов снимают давление жидкости в цилиндрах 20 и под действием пружин 21 стягивают корпусы 18 (на 10-20 мм). Осуществляют очередную подачу трубы с продольными ребрами на фигурную оправку 9 (см. фиг.14), после чего подают жидкость высокого давления в цилиндры 20 и плунжерами 19 устанавливают корпусы 18 с образованием расстояния по их цилиндрической части, равными 2R₂ (см. фиг.20). Деформирующим инструментом 8 осуществляют уже описанную операцию пластической деформации металла ребер трубы и сварных швов. Отмеченные выше опоры оправки 9 на внутреннюю поверхность трубы (на чертежах не показаны) при этом являются составной частью несущего корпуса 17 составной фигурной оправки.Compound shaped mandrel is used as follows. After the next plastic deformation of the metal, the ribs of the pipe and welds remove the pressure of the liquid in the cylinders 20 and, under the action of the springs 21, tighten the bodies 18 (by 10-20 mm). The pipe with longitudinal ribs is next fed to the shaped mandrel 9 (see Fig. 14), after which high-pressure liquid is supplied to the cylinders 20 and the casings 18 are installed with the plungers 19 to form a distance along their cylindrical part equal to 2R ₂ (see Fig. twenty). The deforming tool 8 carry out the already described operation of plastic deformation of the metal of the pipe ribs and welds. The aforementioned mandrel supports 9 on the inner surface of the pipe (not shown in the drawings) are an integral part of the supporting body 17 of the composite shaped mandrel.

При производстве труб большого диаметра с пониженной толщиной стенки (до 10-15 мм) согласно предложенному способу возникает проблема устойчивости деформирующего инструмента 8 под действием усилия Р. Проблему решают размещением инструмента 8 между плитами 7 так, чтобы возможная потеря деформирующим инструментом 8 устойчивости под действием усилия Р происходила только в упругой зоне.In the production of large diameter pipes with a reduced wall thickness (up to 10-15 mm) according to the proposed method, the problem of stability of the deforming tool 8 under the action of the force P arises. The problem is solved by placing the tool 8 between the plates 7 so that a possible loss of stability by the deforming tool 8 of the force P occurred only in the elastic zone.

Таким образом предложен высокоэффективный способ производства труб большого диаметра. Трубы производятся с двумя пластически деформированными сварными швами, что позволяет им выдерживать высокие давления. При производстве труб предложенным способом высокоэффективно используют действующие широкополосовые и толстолистовые станы горячей прокатки. С использованием этих станов становится возможным производство труб диаметром:Thus, a highly efficient method for the production of large diameter pipes is proposed. Pipes are produced with two plastically deformed welds, which allows them to withstand high pressures. In the production of pipes by the proposed method, the existing broadband and plate hot rolling mills are highly efficiently used. Using these mills, it becomes possible to produce pipes with a diameter of:

после ШПС г.п. 1700 ммafter ShPS 1700 mm до 900-950 мм;up to 900-950 mm; -«- ШПС г.п. 2000- “- ShPS 2000 до 1120-1150 мм;up to 1120-1150 mm; -«- ШПС г.п. 2500- “- ShPS 2500 до 1320-1420 мм;up to 1320-1420 mm; -«- ШПС г.п. 2800- “- ShPS 2800 до 1520-1620 мм;up to 1520-1620 mm; -«- ТЛС 5500- "- TLS 5500 до 3020-3200 мм.up to 3020-3200 mm.

Многократная пластическая деформация сварного шва существенно повышает давление, выдерживаемое трубами, произведенными согласно предложенному способу.Multiple plastic deformation of the weld significantly increases the pressure withstand pipes produced according to the proposed method.

Пример 1. На МНЛЗ получают слябы толщиной 200 мм из стали 3СП, шириной 1850 мм и длиной 10500 мм. Две боковые продольные кромки слябов обрабатывают резанием для образования U-образной формы сварного шва. Слябы обработанной стороной укладывают друг на друга, предварительно поместив на поверхность нижнего из них слой мела в сыпучем состоянии. Слябы сваривают сварным швом высотой h=50 мм, образуя пакет из двух слябов, имеющий размеры B_п=1850 мм, H_п=200 мм и L_п=10500 мм. С торцев слябы сваривают прерывистым швом. Пакет помещают в методическую нагревательную печь, где нагревают до 1250°С. Нагретые слябы прокатывают в черновой группе клетей ШПС г.п., имеющей по меньшей мере одну реверсивную клеть, до толщины 40 мм, уменьшая толщину пакета в 10 раз. Каждая клеть черновой группы снабжена вертикальными валками, что позволяет получить на выходе из черновой группы раскат, имеющий размеры В_р=1850 мм, H_р=20 мм и L_p=105000 мм. При этом обеспечивают получение раската только с положительным утолщением, т.е.

мм, где δ - колебание толщины раската. Раскат режут на мерные длины 21000 мм для получения труб ⌀ 1120 мм, толщиной стенки 20 мм и длиной 20000 мм. В процессе прокатки осуществляют пластическую деформацию сварного шва, практически сохраняя его высоту h=50 мм.Example 1. At a continuous casting machine, slabs of 200 mm thickness are made of 3SP steel, 1850 mm wide and 10500 mm long. Two lateral longitudinal edges of the slabs are cut to form a U-shaped weld. The slabs with the processed side are stacked on top of each other, after having previously placed a chalk layer in a loose state on the surface of the lower one. The slabs are welded with a weld with a height of h = 50 mm, forming a package of two slabs having dimensions B _p = 1850 mm, H _p = 200 mm and L _p = 10500 mm. From the ends of the slabs are welded with an intermittent seam. The bag is placed in a methodical heating furnace, where it is heated to 1250 ° C. The heated slabs are rolled in the roughing group of the ShPS hardening mill of the item having at least one reversing mill to a thickness of 40 mm, reducing the thickness of the bag by 10 times. Each stand of the draft group is equipped with vertical rolls, which makes it possible to obtain a roll at the exit from the draft group having dimensions B _p = 1850 mm, H _p = 20 mm and L _p = 105000 mm. At the same time, only peeling with a positive thickening is obtained, i.e.

mm, where δ is the variation in the thickness of the roll. The roll is cut into measured lengths of 21,000 mm to obtain pipes ⌀ 1120 mm, a wall thickness of 20 mm and a length of 20,000 mm. During rolling, plastic deformation of the weld is carried out, practically maintaining its height h = 50 mm.

Из кусков порезанного раската путем эспандирования получают трубы ⌀ 1120 мм с двумя продольными ребрами (заготовки) высотой около 42 мм.Pieces ⌀ 1120 mm with two longitudinal ribs (billets) about 42 mm high are obtained from pieces of cut peals by expansion.

Указанные трубы подают на установку, снабженную плитами 7 и деформирующим инструментом 8 толщиной 40 мм. При этом сжимающие плоскости плит 7 установлены с образованием в поперечном сечении конуса с минимальным расстоянием в нижней части ребра и расстоянием (40+Δ) мм в верхней части ребра, где Δ - допуск по толщине на два полученных раската. Согласно фиг.7-9 осуществляют пластическую деформацию металла ребер и сварных швов, получают трубу ⌀ 1120 мм и длиной 21000 мм. Неровные остатки ребер трубы удаляют фрезой с радиусом рабочей поверхности R₁=560 мм.These pipes are fed to the installation, equipped with plates 7 and a deforming tool 8 with a thickness of 40 mm In this case, the compressive planes of the plates 7 are installed with the formation of a cone in cross section with a minimum distance in the lower part of the rib and a distance (40 + Δ) mm in the upper part of the rib, where Δ is the thickness tolerance for the two rolls obtained. According to Fig.7-9 carry out plastic deformation of the metal ribs and welds, get a pipe ⌀ 1120 mm and a length of 21000 mm The uneven remains of the pipe ribs are removed with a mill with a radius of the working surface R ₁ = 560 mm.

При этом перед деформацией на оправке 9 газовыми горелками на участке 16, длиной примерно на 1000 мм больше длины выступов 13, нагревают до 1250°С ребра трубы и участки трубы, отстоящие от ребер на расстоянии не менее 400 мм. При производстве труб ⌀ 1120 мм и менее допускается возможность применения более простой в конструкции сплошной оправки 9 (хотя это и не совсем строгая рекомендация). Протяженность выступов 13 составляет порядка 1000 мм, их высота на втором участке порядка 40 мм. После описанных операций осуществляют эспандирование трубы 11.In this case, before deformation on the mandrel 9 by gas burners in a portion 16, approximately 1000 mm longer than the length of the protrusions 13, the pipe ribs and pipe sections that are at least 400 mm apart from the ribs are heated to 1250 ° C. In the production of pipes ⌀ 1120 mm or less, the possibility of using a simpler continuous mandrel 9 in design is allowed (although this is not a very strict recommendation). The length of the protrusions 13 is about 1000 mm, their height in the second section is about 40 mm. After the described operations carry out the expansion of the pipe 11.

В конечном итоге путем прокатки на ШПС г.п. 2000 и эспандирования получают трубу ⌀ 1120 мм с толщиной стенки 20 мм с двумя многократно пластически деформированными сварными швами 12.Ultimately, by rolling at ShPS 2000 and expansions receive a pipe ⌀ 1120 mm with a wall thickness of 20 mm with two repeatedly plastically deformed welds 12.

Пример 2. На толстолистовом стане 5500 прокатывают пакет из предварительно деформированных плит стали 09Г2ФБ. Стан имеет черновую и чистовую прокатные клети, снабженные вертикальными валками. Толщина листов 1 и 2 пакета равна H_п=140 мм каждого, ширина B_п=5200 мм, длина L_п=6100 мм. На листах 1 и 2, на их продольной стороне, резанием образуют U-образную кромку, листы накладывают друг на друга и сваривают швом высотой 50 мм. Получают пакет, который нагревают в печи до 1150°С. Путем размещения, например, мела в сыпучем состоянии исключают сварку листов в процессе нагрева.Example 2. At a plate mill 5500, a packet of pre-deformed 09G2FB steel plates is rolled. The mill has draft and finishing rolling stands equipped with vertical rolls. The thickness of the sheets 1 and 2 of the package is equal to H _p = 140 mm each, width B _p = 5200 mm, length L _p = 6100 mm. On sheets 1 and 2, on their longitudinal side, a U-shaped edge is formed by cutting, the sheets are laid on top of each other and welded with a seam 50 mm high. Get the package, which is heated in an oven to 1150 ° C. By placing, for example, chalk in a loose state, welding of sheets during heating is excluded.

Прокатывают пакет в начале в черновой клети, затем в чистовой клети. В процессе прокатки осуществляют известные приемы контролируемой прокатки. Получают раскат из листов 4 и 5 с толщиной листов Н_р=20 мм, шириной листов В_р=5200 мм и длиной L_p=42700 мм. Раскат режут на две примерно равные части длиной 21350 мм каждая и эспандируют для получения трубы ⌀ 3200 мм с двумя продольными швами высотой порядка 150-160 мм.Roll the package at the beginning in the roughing stand, then in the finishing stand. In the rolling process carry out known methods of controlled rolling. A roll is obtained from sheets 4 and 5 with sheet thickness H _p = 20 mm, sheet width B _p = 5200 mm and a length L _p = 42700 mm. The roll is cut into two approximately equal parts with a length of 21350 mm each and is expanded to produce a pipe ⌀ 3200 mm with two longitudinal welds with a height of about 150-160 mm.

Трубу ⌀ 3200 мм с продольными швами высотой порядка 150-160 мм подают на оправку 9. Применяют составную оправку согласно фиг.20. Металл ребер трубы и участки трубы, отстоящие от ребер на расстоянии не менее 800 мм, нагревают до 1150°С, и подают в район расположения плит 7, оправки 9 с участком продольных выступов 13 и деформирующего инструмента 8. В момент подачи трубы на оправку добавление жидкости в цилиндрах 20 отсутствует и корпусы 18 стянуты пружинами 21. Параметры участка продольных швов аналогичны примеру 1.A pipe ⌀ 3200 mm with longitudinal seams with a height of the order of 150-160 mm is fed to the mandrel 9. Apply the composite mandrel according to Fig.20. The metal of the pipe ribs and pipe sections spaced from the ribs at a distance of not less than 800 mm are heated to 1150 ° C and fed to the area of plates 7, mandrel 9 with a section of longitudinal projections 13 and deforming tool 8. At the moment of feeding the pipe to the mandrel, add there is no liquid in the cylinders 20 and the casings 18 are pulled together by the springs 21. The parameters of the longitudinal seam section are similar to Example 1.

Подают жидкость высокого давления в цилиндры 20 и корпусы 18 с продольными выступами 13 занимают рабочее положение. Движением инструмента 8 осуществляют операции, приведенные на фиг.7-9 и 10. Получают трубу 11 диаметром 3200 мм и толщиной стенки 20 мм с двумя пластически деформированными швами 12. Эспандированием трубы 11 заканчивают основные операции производства труб диаметром 3200 мм с двумя деформированными швами на ТЛС. Далее осуществляют операции отделки трубы, в том числе (при необходимости) термической обработки.High-pressure liquid is supplied to the cylinders 20 and the casings 18 with longitudinal protrusions 13 occupy a working position. The movement of the tool 8 carry out the operations shown in Fig.7-9 and 10. Get a pipe 11 with a diameter of 3200 mm and a wall thickness of 20 mm with two plastically deformed seams 12. The expansion of the pipe 11 complete the basic operations of the production of pipes with a diameter of 3200 mm with two deformed seams on TLS. Next, pipe finishing operations are carried out, including (if necessary) heat treatment.

Claims

1. A method for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds, including applying identical rectangular plates or slabs to each other, welding them along the edges with a continuous seam in the longitudinal direction to form a packet, heating and hot rolling the packet until it rolls up to a thickness equal to twice the thickness the walls of the pipe, and obtaining a pipe with two longitudinal ribs by expanding the roll, while in the process of laying plates or slabs on top of each other, the material is placed, preferably in a rash than a state that excludes welding of plates during their heating and rolling, characterized in that a shaped mandrel is placed in a pipe with two longitudinal ribs, equipped with two diametrically located identical longitudinal protrusions, which are opposite to the pipe ribs, compress the pipe ribs and pressure on the outer part of the pipe ribs carry out plastic deformation of the ribs on the pipe sections and welds up to their full contact with the surface of the mandrel, while the deformable pipe section is heated before deformation and follows next deformation tube is moved along the shaped mandrel, and after said treatment pipe residues of its edges are removed by cutting.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pipe during its movement along the mandrel and the specified plastic deformation is positioned with the position of its ribs in a vertical plane, with a similar position in this plane of the longitudinal protrusions of the mandrel.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pipe during its movement the will of the mandrel and the specified plastic deformation are placed with the position of its ribs in the horizontal plane, with a similar position in this plane of the longitudinal protrusions of the mandrel.

4. The shaped mandrel for the production of large diameter pipes with two plastically deformed welds by the method according to claim 1, characterized in that the cross section of the mandrel is made as part of a circle bounded by a circle with a radius equal to the radius of the inner surface of the pipe being produced, while on a cylindrical the parts of the mandrel are fixed with a diametrical arrangement two identical, extending beyond the specified circle, interchangeable longitudinal protrusions, which consist of at least three sections, the first of which oryh protrusion is formed from the start of increasing the length of the mandrel in height and width, the second - with constant height and width, and the third - with a decreasing height and increasing width.

5. The figured mandrel according to claim 4, characterized in that it has three bodies, one of which is a bearing, located in the Central part of the cross section of the mandrel and connected to the mechanism for moving and locking the mandrel, and two other cases, structurally identical, with installed in them longitudinal protrusions are connected to the bearing housing in a movable landing, while in the bearing housing there are hydraulic cylinders with plungers and springs tightening these three bodies.