RU2647063C1

RU2647063C1 - Method of pipeline manufacturing by welding of pipes

Info

Publication number: RU2647063C1
Application number: RU2016143678A
Authority: RU
Inventors: Михаил Яковлевич Бровман
Original assignee: Михаил Яковлевич Бровман
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-03-13

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to the treatment of metals by pressure and can be used for the manufacture of welded pipes with large diameters. Method includes expanding the pipes with pressure onto their inner surface of individual parts – segments. This deformation for the end sections is carried out simultaneously for the two pipes with the same tools.

EFFECT: improving the pipeline quality by increase in the accuracy at piping connection sections.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления сварных труб с одним или двумя продольными сварными швами.The invention relates to metallurgy and can be used for the manufacture of welded pipes with one or two longitudinal welds.

Известны способы изготовления труб, включающие операции изгиба листа (или двух листов) с формированием из них цилиндрических заготовок, последующую их сварку продольным сварным швом (или двумя продольными сварными швами - для изготовления труб из двух заготовок в форме половин цилиндров) и деформацию расширения труб давлением жидкости или твердых тел на их внутреннюю поверхность, см., например, патент ФРГ №3840938, МКИ 5 В21D 39/08, от 1990 г.Known methods of manufacturing pipes, including the operation of bending the sheet (or two sheets) with the formation of cylindrical billets, their subsequent welding with a longitudinal weld (or two longitudinal welds for the manufacture of pipes from two billets in the form of half cylinders) and deformation of the expansion of the pipes by pressure liquids or solids on their inner surface, see, for example, Germany’s patent No. 3840938, MKI 5 B21D 39/08, 1990

Однако этот способ не обеспечивает достаточной точности размеров труб, ввиду чего на трубопроводах часто имеют место аварии с разрушениями труб.However, this method does not provide sufficient accuracy of the size of the pipes, which is why accidents with pipe failures often occur on pipelines.

Изобретение фирмы «Snyder General Corporation», США, предусматривает увеличение диаметра труб (т.е. экспандирование) введением в трубы конического жесткого инструмента (см. патент США №4893390, В21D 53/00, от 1989 г.).The invention of Snyder General Corporation, USA, provides for an increase in the diameter of pipes (i.e. expansion) by introducing a conical rigid tool into the pipes (see US Patent No. 4893390, B21D 53/00, 1989).

Однако эта операция приводит к появлению значительных сил трения, которые могут привести к потере устойчивости труб в процессе их деформации при расширении. Поэтому для труб больших диаметров (и длины) этот способ неприменим.However, this operation leads to the appearance of significant friction forces, which can lead to loss of pipe stability during their deformation during expansion. Therefore, for pipes of large diameters (and lengths), this method is not applicable.

Ближайшим аналогом заявленного способа является способ, описанный в монографии: В.Н. Шинкин. «Сопротивление материалов для металлургов». М., Издательство Дом МИСиС, 2013 г. 655 с.The closest analogue of the claimed method is the method described in the monograph: V.N. Shinkin. "Resistance of materials for metallurgists." M., Publishing House House MISiS, 2013 655 p.

Способ предусматривает формирование полой заготовки изгибом листа, сварку его кромок продольным швом и реализацию операции расширения трубы с ее пластической деформацией давлением на ее внутреннюю поверхность твердых тел - сегментов с наружными цилиндрическими поверхностями, см. указанную монографию, стр. 599, 600.The method involves forming a hollow billet by bending the sheet, welding its edges with a longitudinal seam and implementing the operation of expanding the pipe with its plastic deformation by pressure on its inner surface of solids - segments with outer cylindrical surfaces, see the indicated monograph, pages 599, 600.

Этот способ позволяет повысить точность размеров стальных труб, которые после сварки могут иметь отклонения диаметров до 8-18 мм.This method allows to increase the dimensional accuracy of steel pipes, which after welding can have deviations of diameters up to 8-18 mm.

Однако после деформации расширения остаются отклонения размеров диаметров до 3-4 мм.However, after expansion deformation, diameter deviations of up to 3-4 mm remain.

Эти отклонения оказывают значительное отрицательное влияние на прочность не столько за счет их воздействия на колебания кривизны труб в их поперечных сечениях, как за счет того, что при сварке трубопровода кольцевыми поперечными сварными швами на их стыках формируются «ступени» за счет различия диаметров двух «соседних» свариваемых труб.These deviations have a significant negative effect on the strength not so much due to their effect on pipe curvature fluctuations in their cross sections, as due to the fact that when welding the pipe with circular transverse welds, “steps” are formed at their joints due to the difference in diameters of the two “adjacent” »Welded pipes.

При колебаниях радиуса трубы в пределах 4-9 мм и неблагоприятном расположении соседних труб (когда увеличение радиуса одной трубы совпадает с участком уменьшенного радиуса соседней свариваемой трубы) возможны перепады поверхностей («ступеньки») до 8-18 мм, которые создают локальную концентрацию напряжений, а это может привести к разрушениям трубопроводов.With fluctuations in the radius of the pipe within 4–9 mm and an unfavorable arrangement of adjacent pipes (when the increase in the radius of one pipe coincides with the portion of the reduced radius of the adjacent pipe being welded), surface drops (“steps”) up to 8–18 mm are possible, which create a local stress concentration, and this can lead to destruction of pipelines.

Это подтверждается, например, тем фактом, что из-за аварий трубопроводов ежегодно вытекает 10-15 млн. тонн нефти, добываемой в РФ, и только прямые убытки от этого достигают 270 млн. долларов в год (см. указанную выше монографию, стр. 638).This is confirmed, for example, by the fact that, due to pipeline accidents, 10-15 million tons of oil produced in the Russian Federation annually flow out, and only direct losses from this reach 270 million dollars per year (see the above monograph, p. 638).

Кроме того, «ступеньки» на стыках соседних труб являются турбулизаторами, увеличивая гидравлическое сопротивление жидкости или газа при их движении по трубам. Это вынуждает увеличивать давление, т.е. нагрузки на насосы (и напряжения в трубах).In addition, the “steps” at the joints of adjacent pipes are turbulators, increasing the hydraulic resistance of a liquid or gas as they move through the pipes. This forces an increase in pressure, i.e. pump loads (and pipe stresses).

Данное изобретение имеет целью улучшить качество трубопроводов за счет повышения их точности на участках соединения труб по длине трубопровода.The present invention aims to improve the quality of pipelines by increasing their accuracy at pipe connection sections along the length of the pipeline.

Данная цель достигается за счет того, что увеличение диаметра труб давлением вблизи их концевых участков осуществляют совместно для двух соседних по длине трубопровода труб движением одних и тех же инструментов, например сегментов, перемещаемых в радиальных направлениях.This goal is achieved due to the fact that the increase in the diameter of the pipes by pressure near their end sections is carried out jointly for two adjacent pipes along the length of the pipeline by the movement of the same tools, for example segments moving in radial directions.

Каждую трубу в зоне, примыкающей к ее концу, деформируют совместно с концевым участком второй трубы давлением одних и тех же сегментов с одновременным увеличением диаметров двух труб. При этом именно этим двум трубам предназначено быть соседними при последующей их сварке кольцевыми сварными швами (по длине трубопровода).Each pipe in the area adjacent to its end is deformed together with the end section of the second pipe by the pressure of the same segments with a simultaneous increase in the diameters of the two pipes. At the same time, it is these two pipes that are intended to be adjacent to their subsequent welding with circular welds (along the length of the pipeline).

Каждую трубу деформируют совместно с «соседней» по длине трубопровода на участке ее длины, равном 0,8÷1,4 диаметра трубы. Далее эти трубы располагают как соседние по длине трубопровода и осуществляют их сварку кольцевыми швами (именно тех концов труб, которые были совместно деформированы в процессе их расширения).Each pipe is deformed together with the “adjacent” pipe along the length of the pipe at a section of its length equal to 0.8 ÷ 1.4 pipe diameters. Further, these pipes are arranged as adjacent along the length of the pipeline and they are welded with annular seams (precisely those ends of the pipes that were jointly deformed during their expansion).

Кроме того, каждую из двух труб, деформируемых совместно с увеличением их диаметров, маркируют с указанием номера трубы, последовательного расположения их концов и осевых отметок вдоль образующих общих для каждого соединения сварным швом пары соседних труб.In addition, each of the two pipes, deformable together with an increase in their diameters, is marked with the number of the pipe, the consecutive arrangement of their ends and axial marks along the generatrices of a pair of adjacent pipes common to each weld.

Именно данные отличительные признаки обеспечивают достижение цели и решение технической задачи, поскольку увеличение диметра двух (соседних по длине трубопровода) труб осуществляют их совместной деформацией одним общим инструментом.It is these distinguishing features that ensure the achievement of the goal and the solution of the technical problem, since the increase in the diameter of two (adjacent along the length of the pipeline) pipes is carried out by their joint deformation by one common tool.

Это обеспечит равенство диаметров и конфигураций поверхностей двух соседних труб, и после сварки разностей диаметров не возникнет или они будут существенно уменьшены.This will ensure equality of diameters and surface configurations of two adjacent pipes, and after welding, differences in diameters will not occur or they will be significantly reduced.

Способ не является очевидной операцией, соответствующей современному уровню техники.The method is not an obvious operation, corresponding to the current level of technology.

Способ иллюстрируется чертежами, см. фиг. 1÷7.The method is illustrated by drawings, see FIG. 1 ÷ 7.

На фиг. 1 показана схема реализации способа при совместной деформации концов двух труб, а на фиг. 2 - вид по стрелке А, показывающий расположение сегментов в обеих трубах (и реализующих их совместную деформацию при перемещении в радиальных направлениях).In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method for joint deformation of the ends of two pipes, and in FIG. 2 is a view along arrow A showing the location of the segments in both pipes (and realizing their joint deformation when moving in radial directions).

На фиг. 3 показана схема расчета возможной погрешности радиусов труб при деформации их расширения (т.е. при экспандировании).In FIG. Figure 3 shows a scheme for calculating the possible error of the radii of the pipes during deformation of their expansion (i.e., during expansion).

На фиг. 4 показано расположение сегментов после реализации первого цикла деформации и поворота узла сегментов (перед реализацией второго этапа деформации).In FIG. 4 shows the location of the segments after the implementation of the first cycle of deformation and rotation of the node segments (before the implementation of the second stage of deformation).

На фиг. 5 показана схема обработки концевых участков обеих труб при реализации второго этапа их деформации.In FIG. 5 shows a diagram of the processing of the end sections of both pipes during the implementation of the second stage of their deformation.

На фиг. 6 показана схема силового воздействия на концевые участки нескольких труб, а на фиг. 7 - схема маркировки концов труб перед их сваркой кольцевыми швами (и в процессе сварки газопровода).In FIG. 6 shows a diagram of the force acting on the end sections of several pipes, and FIG. 7 is a diagram of the marking of the ends of the pipes before their welding with circumferential seams (and during the welding of the gas pipeline).

На чертежах приняты такие обозначения: две трубы 1 и 2, подвергаемые одновременно обработке деформацией сегментов 3, 4 (и т.д.) при воздействии привода в виде гидравлических цилиндров 5, 6 и 7, 8, приведены на фиг. 1. Продольные линии маркировки обозначены позициями 9, 10, а далее 11, 12 и 13, 14.In the drawings, the following designations are accepted: two pipes 1 and 2, subjected to simultaneous deformation processing of segments 3, 4 (etc.) when exposed to a drive in the form of hydraulic cylinders 5, 6 and 7, 8, are shown in FIG. 1. Longitudinal lines of marking are indicated by positions 9, 10, and then 11, 12 and 13, 14.

Приведем пооперационное описание способа. Первая операция заключается в том, что концы труб 1 и 2 фиг. 1 надвигают (с двух сторон) на обойму с жесткими сегментами 3, 4 и т.д. (часто принимают их число равным 12).Here is the operational description of the method. The first operation is that the ends of the pipes 1 and 2 of FIG. 1 push (on both sides) onto a clip with rigid segments 3, 4, etc. (often take their number equal to 12).

Можно располагать трубы на рольгангах с приводными роликами (с круглыми калибрами) и перемещениями с помощью этих рольгангов вводить трубы 1 и 2 в рабочее положение с расположением внутри них сегментов (3, 4 и т.д.). После обработки концов труб и отвода от них сегментов этими же рольгангами трубы отводят от экспандера.It is possible to place pipes on live rolls with drive rollers (with round gauges) and move them using these live rolls to introduce pipes 1 and 2 into the working position with segments inside them (3, 4, etc.). After processing the ends of the pipes and removing segments from them with the same live rolls, the pipes are removed from the expander.

Далее реализуют вторую операцию - перемещают сегменты в радиальных направлениях, на фиг. 1 показаны гидравлических цилиндры 5, 6 и 7, 8, которые осуществляют движение сегментов и расширение концевых участков труб 1 и 2 за счет их радиальной деформации.Next, a second operation is implemented - segments are moved in radial directions, in FIG. 1 shows the hydraulic cylinders 5, 6 and 7, 8, which carry out the movement of the segments and the expansion of the end sections of the pipes 1 and 2 due to their radial deformation.

На фиг. 2 видно расположение 12 сегментов и стрелками показаны направления их движений к поверхностям труб 1 и 2.In FIG. 2 shows the location of 12 segments and the arrows show the directions of their movements to the surfaces of the pipes 1 and 2.

В частности, видно, что, например, поверхность AB движется вдоль оси OO₁ и придет в первоначальный контакт с трубой в точке O₁, фиг. 3.In particular, it can be seen that, for example, the surface AB moves along the axis OO ₁ and comes into initial contact with the pipe at the point O ₁ , FIG. 3.

После перемещения на величину рабочего хода положение поверхностей деформирующих сегментов и обеих труб (труб 1 и 2) на фиг. 3 соответствует линии A'O₁B' (и т.д.).After moving by the magnitude of the stroke, the position of the surfaces of the deforming segments and both pipes (pipes 1 and 2) in FIG. 3 corresponds to the line A'O ₁ B '(etc.).

Далее реализуют третью операцию, при которой отводят сегменты от поверхностей труб и поворачивают обойму с сегментами на угол (0,5α), где α - угол между осями соседних сегментов (например, при 12 сегментах угол

).Next, they implement the third operation, in which segments are removed from the pipe surfaces and the holder with segments is rotated through an angle (0.5α), where α is the angle between the axes of adjacent segments (for example, with 12 segments, the angle

)

Четвертая операция заключается в том, что вновь перемещают сегменты (3, 4 и т.д.) в радиальных направлениях и осуществляют деформацию обоих концевых участков труб, которые приобретают конфигурацию, соответствующую на фиг. 5 линии N₁-N₂-N₃-N₄-N₅-N₆-N₇-N₈ и т.д. Пунктиром на фиг. 5 показаны форма трубы перед началом этой операции и идеализированная точная форма труб в виде дуги окружности.The fourth operation is that the segments (3, 4, etc.) are again moved in radial directions and the two end sections of the pipes are deformed, which acquire the configuration corresponding to FIG. 5 lines N ₁ -N ₂ -N ₃ -N ₄ -N ₅ -N ₆ -N ₇ -N ₈ etc. The dotted line in FIG. 5 shows the shape of the pipe before starting this operation and the idealized accurate shape of the pipes in the form of a circular arc.

Пятая операция заключается в маркировке, например, водостойкой краской. На оба конца труб (трубы 1 и 2) наносят общие прямые линии 9 и 10, параллельные по осям цилиндров 1 и 2, а также знаки 1А и 1Б по концам цилиндров.The fifth operation consists in marking, for example, with waterproof paint. On both ends of the pipes (pipes 1 and 2), common straight lines 9 and 10 are applied, parallel along the axes of the cylinders 1 and 2, as well as signs 1A and 1B at the ends of the cylinders.

После обработки последующей пары труб на них, кроме линий, параллельных осям 11 и 12, наносят маркировочные знаки 2А и 2В, а на следующую трубу - 3А-3В, потом 4Б-4А и т.д.After processing the next pair of pipes on them, in addition to lines parallel to the axes 11 and 12, marking marks 2A and 2B are applied, and on the next pipe - 3A-3B, then 4B-4A, etc.

В последующем шестом этапе реализации способа трубы сваривают кольцевыми швами исходя из следующих указаний:In the next sixth stage of the method, the pipes are welded with annular seams based on the following instructions:

а) трубы надо располагать в порядке номеров, т.е. трубу 1 сваривать кольцевым швом с трубой 2, трубу 2 - с трубой 3 и т.д.;a) the pipes must be arranged in numerical order, i.e. weld pipe 1 with an annular seam with pipe 2, pipe 2 with pipe 3, etc .;

б) на стыках соединяемых труб буквы должны быть одинаковыми: либо А, либо Б, следовательно, соединять надо знаки 1Б-2Б, 2А-3А, 3Б-4Б и т.д., см. фиг. 7;b) at the joints of the pipes to be connected, the letters must be the same: either A or B, therefore, the signs 1B-2B, 2A-3A, 3B-4B, etc. must be connected, see fig. 7;

в) перед сваркой соседних труб надо установить их так, чтобы линии, параллельные осям на стыках труб, совпали; следовательно, надо перед сваркой труб обеспечить совпадение линий 9 и 10, далее - 11 и 12, потом 13 и 14 и т.д. по длине газопровода.c) before welding adjacent pipes, it is necessary to install them so that the lines parallel to the axes at the pipe joints coincide; therefore, before welding the pipes, it is necessary to ensure the coincidence of lines 9 and 10, then 11 and 12, then 13 and 14, etc. along the length of the pipeline.

Это обеспечит совпадение концевых участков труб, подвергнутых именно совместной деформации расширения, и наиболее плавное их соединение (с минимальными «ступеньками» - различиями их диаметров). Это значительно облегчит последующую сварку концов труб кольцевыми сварными швами и уменьшит «ступеньки» - различия диаметров соседних труб на участках их соединения.This will ensure the coincidence of the end sections of the pipes subjected to joint expansion deformation, and their smoothest connection (with minimal “steps” - differences in their diameters). This will greatly facilitate the subsequent welding of pipe ends with ring welds and reduce the “steps” - differences in the diameters of adjacent pipes at the joints.

На фиг. 2 показано положение сегментов в начале процесса их движения в радиальных направлениях. Направления скоростей на фиг. 2 показаны стрелками. Поверхность сегментов ВАД движется вдоль горизонтальной оси ОС.In FIG. 2 shows the position of the segments at the beginning of the process of their movement in radial directions. The direction of speed in FIG. 2 are shown by arrows. The surface of the segments of the VAD moves along the horizontal axis of the OS.

В самом процессе экспандирования возникают отклонения формы трубы от окружности.In the expansion process itself, deviations of the pipe shape from the circle occur.

На фиг. 3 видно, что дуга AB при перемещении на расстояние «и» вдоль оси OO₁ (оси x) занимает положение А'В', а форма идеально точной окружности радиусом (R₀+u) на фиг. 3 показана пунктиром. Поскольку положение сектора ОАВ после перемещения соответствует МА'В' и расстояние от точки А' до оси x равно R₀sin(0,5α), а ее проекция на ось x R₀cos(0,5α), то из геометрических соображений определяем длину отрезка OA', равнуюIn FIG. 3 it can be seen that the arc AB, when moving a distance “and” along the axis OO ₁ (axis x), occupies the position A'B ', and the shape of a perfectly accurate circle of radius (R ₀ + u) in FIG. 3 is indicated by a dotted line. Since the position of the OAV sector after moving corresponds to MA'B 'and the distance from point A' to the x axis is R ₀ sin (0.5α), and its projection onto the x axis is R ₀ cos (0.5α), we determine from geometric considerations the length of the segment OA 'equal to

илиor

и эта величина отличается от радиуса окружности (R₀+u) - расстояния от точки О до точки C.and this value differs from the radius of the circle (R ₀ + u) - the distance from point O to point C.

Поэтому при экспандировании возникает отклонение от «желательной» окружности радиусом (R₀+u) (длине отрезка ОС, фиг. 3). Поэтому при экспандировании возможно появление отклонений от окружности δ, равноеTherefore, when expanding, a deviation from the “desired” circle with a radius of (R ₀ + u) (the length of the OS segment, FIG. 3) occurs. Therefore, when expanding, deviations from the circle δ, equal to

или

or

а при малых величинах

получимand at small values

we get

Отметим, что величина δ - это расстояние А'С (или В'С', см. фиг. 3), она характеризует погрешность - отклонение реальной формы линии от дуги окружности после первой операции расширения трубы движением сегментов.Note that the value of δ is the distance A'C (or B'C ', see Fig. 3), it characterizes the error — the deviation of the real line shape from the circular arc after the first pipe expansion operation by the movement of the segments.

После разгрузки, отвода сегментов в исходное положение и поворота экспандера с обоймы с сегментами они займут положение АВ, см. фиг. 4. Дуга АВ после поворота займет положение напротив точки С, см. фиг. 4 (на фиг. 3 и фиг. 4 величины перемещения «u» показаны для наглядности увеличенными по длине).After unloading, retracting the segments to their initial position and turning the expander from the holder with segments, they will occupy the AB position, see Fig. 4. After turning, the arc AB will take a position opposite the point C, see FIG. 4 (in Fig. 3 and Fig. 4, the displacement values “u” are shown for clarity increased in length).

Из фиг. 3 видно, что расширение трубы давлением ряда сегментов, имеющих радиус R₀, не формирует точной конфигурации круглой трубы. На длине дуги А'В', а также C'O₂ и т.д. радиус равен радиусу поверхности сегмента, т.е. R₀. На длине дуги В'С' радиус превышает R₀, но отличается от точной поверхности, соответствующей дуге O₂C'O₁C.From FIG. 3 shows that the expansion of the pipe by pressure of a number of segments having a radius R ₀ does not form the exact configuration of a round pipe. On the length of the arc A'B ', as well as C'O ₂ , etc. the radius is equal to the radius of the surface of the segment, i.e. R ₀ . Over the length of the arc B'C 'the radius exceeds R ₀ , but differs from the exact surface corresponding to the arc O ₂ C'O ₁ C.

Это имеет место и для данного способа, и для известного (прототипа).This is the case for this method, and for the well-known (prototype).

Новым в предлагаемом способе является то, что данный профиль формируют не на участке поверхности одной трубы, а одновременно на концевых участках двух труб 1 и 2 (фиг. 1) одним и тем же инструментом: совокупностью сегментов 3, 4 и т.д. Поэтому концы труб 1, 2, хотя по форме отличаются от окружности, но являются одинаковыми (и при стыковке совпадут, если не поворачивать их относительно друг друга).New in the proposed method is that this profile is formed not on the surface area of one pipe, but simultaneously on the end sections of two pipes 1 and 2 (Fig. 1) with the same tool: a combination of segments 3, 4, etc. Therefore, the ends of the pipes 1, 2, although they differ in shape from a circle in shape, are the same (and when joined, they will coincide if you do not rotate them relative to each other).

Оптимальная длина деформируемого концевого участка каждой из труб равна 0,8÷1,4 диаметра.The optimal length of the deformable end section of each of the pipes is 0.8 ÷ 1.4 diameters.

При уменьшении этой длины менее 0,8 диаметра возможно снижение точности за счет упругой деформации при разгрузке (после деформации).By reducing this length to less than 0.8 diameter, a decrease in accuracy due to elastic deformation during unloading (after deformation) is possible.

Увеличение же длины более 1,4 диаметра приведет к бесполезному возрастанию усилия и работы деформации без полезного эффекта. Это определяет оптимальность предложенного интервала отношения длин деформируемых концов труб к их диаметрам.An increase in the length of more than 1.4 diameters will lead to a useless increase in the force and work of deformation without a beneficial effect. This determines the optimality of the proposed interval of the ratio of the lengths of the deformable pipe ends to their diameters.

Точность размеров можно еще повысить, если после реализации расширения труб отвести сегменты (3, 4 и т.д.) от их поверхностей и осуществить поворот на угол 0,5α в положение, показанное на фиг. 4, а затем вновь реализовать их перемещение на величины «u» в радиальных направлениях, см. фиг. 5.The dimensional accuracy can be further improved if, after the expansion of the pipes is realized, segments (3, 4, etc.) are withdrawn from their surfaces and rotated by an angle of 0.5α to the position shown in FIG. 4, and then again realize their movement by the values of “u” in the radial directions, see FIG. 5.

При этом дуга АВ придет в соприкосновение с поверхностью трубы 1 (и трубы 2) в точке С, фиг. 4. Деформация изменит профиль труб в соответствии с формой линии N₁-N₂-N₃-N₄-N₅-N₆-N₇ и т.д. (исходное положение поверхности до реализации этого, второго, этапа деформации на фиг. 5 показано пунктиром).In this case, the arc AB will come in contact with the surface of the pipe 1 (and pipe 2) at point C, FIG. 4. The deformation will change the profile of the pipes in accordance with the shape of the line N ₁ -N ₂ -N ₃ -N ₄ -N ₅ -N ₆ -N ₇ , etc. (the initial position of the surface before the implementation of this second stage of deformation in Fig. 5 is shown by a dashed line).

Расчеты показывают, что этот (второй) этап деформации уменьшит разность радиусов по сравнению с величиной, определяемой формулами (1) и (2), в четыре раза.Calculations show that this (second) stage of deformation will reduce the difference in radii compared with the value determined by formulas (1) and (2), four times.

Это повысит точность размеров, причем деформация обеих труб происходит одинаково, одним инструментом (сегментами 3, 4 и т.д.), что обеспечит совпадение труб при их последующей стыковке и сварке.This will increase the dimensional accuracy, and the deformation of both pipes occurs equally, with one tool (segments 3, 4, etc.), which will ensure that the pipes coincide during their subsequent joining and welding.

Но для использования данного способа следует маркировать трубы по порядку номеров, для того чтобы при сварке трубопровода в каждом стыке (и в сварном шве) подлежали сварке именно те два конца соседних труб, которые были совместно подвергнуты деформации расширения. Так, трубы 1 и 2 нагружены сегментами 3, 4 (и т.д.) силами Р, см. фиг. 6, и эти трубы должны быть так маркированы, чтобы были указаны их номера, а также индексы их обоих концов, например, буквами А и В. Далее после деформации расширения концов труб А и В следует нанести на образующих обеих соседних труб линии-отметки (в виде прямой, общей для обеих труб).But in order to use this method, pipes should be marked in the order of numbers, so that during welding of the pipe at each joint (and in the weld), precisely those two ends of adjacent pipes that were jointly subjected to expansion deformation should be welded. So, pipes 1 and 2 are loaded with segments 3, 4 (etc.) by forces P, see FIG. 6, and these pipes should be marked so that their numbers and indices of both ends are indicated, for example, with letters A and B. Then, after deformation of the expansion of the ends of pipes A and B, mark lines should be drawn on the generators of both adjacent pipes ( in the form of a straight line common to both pipes).

Аналогично следует маркировать и последующие трубы, фиг. 6. Иначе может произойти при монтаже трубопровода несовпадение углов поворота соседних труб, и тогда эффект совместной деформации расширения соседних труб не будет использован в полной мере.Subsequent pipes should be marked similarly, FIG. 6. Otherwise, during installation of the pipeline, mismatch of the rotation angles of adjacent pipes may occur, and then the effect of joint deformation of the expansion of adjacent pipes will not be fully utilized.

На фиг. 7 в первой трубе маркируются концы 1А и 1Б, а после совместного деформирования (расширения) труб 1 и 2 на трубе 2 наносятся отметки 2Б и 2А, а осевые риски 9, 10 наносят на обеих трубах, (можно нанести их краской).In FIG. 7 ends 1A and 1B are marked in the first pipe, and after joint deformation (expansion) of pipes 1 and 2, marks 2B and 2A are applied to pipe 2, and axial risks 9, 10 are applied to both pipes (you can apply them with paint).

На последующих трубах маркируют концы 3А и 3Б, далее 4Б и 4А и т.д.On subsequent pipes, the ends 3A and 3B are marked, then 4B and 4A, etc.

Также наносят риски 11, 12, 13, 14 и т.д.Also put risks 11, 12, 13, 14, etc.

При сварке трубы подлежат соединению в порядке номеров и обязательно с одинаковыми буквами, например 1Б-2Б, 2А-3А, 3Б-4Б, 4А-5А и т.д. Обязательно перед сваркой надо так соединить трубы, поворачивая их, чтобы совпали метки в виде линий на образующих 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 и т.д., см. фиг. 7.When welding pipes must be connected in the order of numbers and always with the same letters, for example 1B-2B, 2A-3A, 3B-4B, 4A-5A, etc. Be sure to connect the pipes before welding, turning them so that the marks in the form of lines on the generators 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, etc. coincide, see. Fig. 7.

Приведем конкретный пример реализации способа.We give a specific example of the implementation of the method.

Следует изготовить для трубопровода транспортировки газа трубы диаметрами 1220 мм из стали класса прочности К38 толщиной стенки 40 мм.For a gas transportation pipeline, pipes with a diameter of 1220 mm should be made of steel of strength class K38 with a wall thickness of 40 mm.

Длина каждой трубы равна 6 метров. После формовки труб изгибом листа осуществляют сварку одним продольным швом, состоящим из наружного и внутреннего швов. Далее, если не предусмотрена термообработка, внутренние поверхности труб очищают струями воды и подают к экспандеру, фиг. 1, с двух сторон две трубы 1 и 2 с помощью приводных рольгангов (с роликами с круглыми калибрами). Сегменты 3 и 4 частично находятся внутри труб 1 и 2. Поверхности всех сегментов, число которых принято равным 12, предварительно смазывают эмульсией из воды и масла.The length of each pipe is 6 meters. After forming the pipes by bending the sheet, welding is performed with one longitudinal seam consisting of the outer and inner seams. Further, if heat treatment is not provided, the inner surfaces of the pipes are cleaned with water jets and fed to the expander, FIG. 1, on both sides two pipes 1 and 2 with the help of live rolls (with rollers with round gauges). Segments 3 and 4 are partially located inside pipes 1 and 2. The surfaces of all segments, the number of which is assumed to be 12, are preliminarily lubricated with an emulsion of water and oil.

Длина зоны сегментов, находящаяся внутри каждой трубы, равна 0,95 диаметра, т.е. 1159 мм.The length of the segment zone inside each pipe is 0.95 diameter, i.e. 1159 mm.

При числе сегментов, равном 12, угол α=30° и если принять рабочее перемещение всех сегментов в радиальных направлениях u=20 мм, то по формуле (2) определим возможные отклонения радиусов после деформации одновременного расширения концов обеих трубWith the number of segments equal to 12, the angle α = 30 ° and if we take the working displacement of all segments in radial directions u = 20 mm, then using formula (2) we determine the possible deviations of the radii after deformation of the simultaneous expansion of the ends of both pipes

при этом величина δ=0,66 мм.the value of δ = 0.66 mm.

Такая величина погрешности диаметра 1,32 мм в большинстве случаев является допустимой, и можно ограничиться одним этапом совместной деформации расширения труб.Such a value of the error of 1.32 mm in most cases is permissible, and it is possible to limit ourselves to one stage of joint deformation of pipe expansion.

Но если реализовать разгрузку (т.е. отвести сегменты от трубы), повернуть их на 15° и повторить нагружение двух труб при той же величине «u», то величина δ уменьшится в четыре раза: до δ=0,165 мм, что может быть использовано для труб повышенной точности.But if we realize unloading (that is, remove segments from the pipe), rotate them by 15 ° and repeat loading of two pipes with the same value of “u”, then the value of δ will decrease by four times: to δ = 0.165 mm, which can be used for high precision pipes.

Перед деформацией или после ее завершения маркируются трубы с указанием их номеров и наносятся осевые риски - общие линии для обеих труб, параллельные их осям.Before deformation or after its completion, pipes are marked with their numbers and axial risks are applied - common lines for both pipes parallel to their axes.

Далее поверхности труб промывают струями эмульсии, а потом воды. Последнюю трубу в данной партии следует не отгружать, а оставить (с одним расширенным концом), вплоть до получения следующей партии труб.Next, the surface of the pipe is washed with jets of emulsion, and then water. The last pipe in this batch should not be shipped, but left (with one expanded end), until the next batch of pipes is received.

Первую трубу этой новой партии деформируют совместно с последней трубой предыдущей партии. Увеличение затрат при реализации данного способа окупается повышением надежности и долговечности трубопроводов, уменьшением убытков от их аварий.The first pipe of this new batch is deformed together with the last pipe of the previous batch. The increase in costs when implementing this method pays off by increasing the reliability and durability of pipelines, reducing losses from their accidents.

Разумеется, после локальной совместной деформации концов двух труб можно подвергнуть их обычному процессу последовательного расширения каждой трубы по ее длине (экспандирование).Of course, after the local joint deformation of the ends of two pipes, they can be subjected to the usual process of sequential expansion of each pipe along its length (expansion).

В некоторых случаях такая обработка труб не требуется, и в этом случае сегменты профилируют так, чтобы обеспечить плавный переход участков труб различных диаметров, как показано на фиг. 1.In some cases, such pipe processing is not required, and in this case, the segments are shaped so as to ensure a smooth transition of pipe sections of different diameters, as shown in FIG. one.

Целесообразно еще на стадии изготовления труб определить порядок их последовательного расположения по длине трубопровода и осуществить совместную деформацию увеличения диаметров именно концевых участков тех пар труб, которым предстоит быть соседними после сварки кольцевыми сварными швами. Совместная деформация одним (общим) инструментом обеспечит устранение или существенное уменьшение размеров «ступенек» - различий диаметров на стыках труб.It is advisable even at the stage of manufacturing pipes to determine the order of their sequential location along the length of the pipeline and to carry out joint deformation of the increase in the diameters of the end sections of those pairs of pipes that will be adjacent to the welded ring welds. Joint deformation by one (common) tool will ensure the elimination or significant reduction in the size of the "steps" - differences in diameters at the pipe joints.

Claims

1. A method of manufacturing a pipe by welding pipes, including the joining of pipes at the ends and their subsequent welding with an annular seam, characterized in that they carry out local joint deformation of the end sections of two welded adjacent pipes along the length of the pipe using a cage containing segments made with the possibility of radial movement, while carrying out moving to the specified clip from its two sides of the end sections of the two pipes and then expanding the specified end sections of the pipes by moving at cupped segments in radial directions with the application of the indicated segments on the inner surfaces of the pipe end sections, after which each pair of pipes is marked with the pipe number, the marks of the end of each pipe and axial marks along the generatrices for each pair of pipes to be joined by a weld, and the butt ends Pipes adjacent along the length of the pipeline are provided to ensure that the indicated axial marks coincide.

2. The method according to p. 1, characterized in that each pipe is deformed for a length equal to 0.8-1.4 pipe diameters.

3. The method according to p. 1, characterized in that the local joint deformation of the end sections of the pipes is carried out in several operations with rotation of the end sections of the casing with the segments after the first operation by an angle equal to half the angle between their axes, and moving the said segments in radial directions for joint expansion of said end sections of said pipes.