RU2677558C1 - Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах - Google Patents
Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677558C1 RU2677558C1 RU2018108646A RU2018108646A RU2677558C1 RU 2677558 C1 RU2677558 C1 RU 2677558C1 RU 2018108646 A RU2018108646 A RU 2018108646A RU 2018108646 A RU2018108646 A RU 2018108646A RU 2677558 C1 RU2677558 C1 RU 2677558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- group
- stands
- billet
- workpiece
- reduction
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- IHPYMWDTONKSCO-UHFFFAOYSA-N 2,2'-piperazine-1,4-diylbisethanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CCN1CCN(CCS(O)(=O)=O)CC1 IHPYMWDTONKSCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000007990 PIPES buffer Substances 0.000 title 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 12
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009957 hemming Methods 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 101710137710 Thioesterase 1/protease 1/lysophospholipase L1 Proteins 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства сварных прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. Способ включает подготовку исходной заготовки, формовку металлической полосы в группе клетей с открытым профилем калибра, обжатие трубной заготовки в группе клетей с закрытым профилем калибра, обжатие заготовки в шовосжимающих валках в процессе сварки кромок и редуцирование в калибровочной группе клетей. Уменьшение расходного коэффициента металла обеспечивается за счет того, что величину обжатия трубной заготовки в группе клетей с закрытым калибром устанавливают до 0,6%, при этом ширину исходной заготовки В определяют с учетом увеличения периметра заготовки в группе клетей с открытым профилем калибра в зависимости от типа используемой схемы формоизменения в соответствии с предложенной математической зависимостью. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению из рулонной полосы стальных электросварных прямошовных труб малого и среднего диаметра (от 10 до 530 мм) круглого и профильного сечения.
В процессе формовки, сварки и калибровки труб происходит изменение геометрических размеров заготовки. Распределение обжатий по функциональным группам рабочих клетей и точное определение величины увеличения наружного периметра трубной заготовки в клетях с открытым профилем калибра определяют качество сварного соединения и точность геометрии получаемых труб. Режим обжатия закладывается в калибровку валкового инструмента и параметры исходной заготовки. Выбор оптимальной ширины штрипса заключается в обеспечении требуемого для получения качественных труб режима обжатия при минимальном расходном коэффициенте.
Известен способ, при котором расчет ширины исходной заготовки ведется для среднего по толщине волокна с учетом припусков: на обжатие в формовочном стане, на обжатие при калибровке трубы и на оплавление кромок и образование грата во время сварки [Головкин Р.В. Производство прямошовных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах: учебное пособие / Р.В. Головкин, Е.М. Кричевский. - М.: Металлургия, 1969. - 284 с.]. Данный способ не учитывает увеличение периметра трубной заготовки за счет гиба в клетях формовочного стана и его уменьшение при осадке в сварочной клети. Входящие в формулу (Б.Д. Жуковского) припуски на ширину полосы представляют собой эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем для ограниченного ряда типоразмеров. Недостатками способа являются: высокий расходный коэффициент металла, большой диапазон варьирования ширины штрипса ±2 мм и малый сортаментный ряд возможного применения.
Известен способ, при котором расчет ширины штрипса осуществляется для наружного волокна, а припуск на формовку в закрытых калибрах и редуцирование в калибровочных определяется как 0,5-1% от периметра готовой трубы на каждую клеть соответствующей группы, припуск на уменьшение периметра в сварочном узле принимается в пределах 1-2% [Самусев С.В. Расчет технологических параметров и оборудования для различных компоновок непрерывных ТЭСА: сборник задач / С.В. Самусев, А.Н. Фортунатов, А.И. Макарова. - ВФ НИТУ МИСиС, 2009. - 337 с.]. Формула определения ширины исходной заготовки, как и в описанном ранее способе производства труб, не учитывает увеличение периметра трубной заготовки за счет гиба в клетях формовочного стана. Результаты расчета ширины исходной заготовки по предложенной формуле имеют завышенные значения. Недостатками способа являются: высокий расходный коэффициент металла и возможность гофрообразования в закрытой группе клетей. Гофрообразование является следствием появления в кромках продольных сжимающих напряжений, определяющих их устойчивость. Причиной появления этих напряжений являются пластические деформации растяжения и сжатия, которые происходят при непрерывном знакопеременном изгибании полосы в валках формовочного стана. Гофрообразование затрудняет или делает невозможной последующую сварку заготовки. Указанный недостаток наиболее явно проявляется при производстве тонкостенных труб или же труб из сталей высоких классов прочности (К52 и выше). В данном способе рекомендованные значения обжатия трубной заготовки по периметру в клетях с закрытым профилем калибра существенно выше критических, что приводит к осевой деформации, уменьшая продольную устойчивость кромок.
Известен способ, при котором ширину исходной заготовки предлагается определять по среднему по толщине волокну через коэффициенты вытяжки, полученные на основании экспериментальных данных [Колобов А.В. Исследование и совершенствование непрерывной валковой формовки при производстве электросварных прямошовных труб: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (05.16.05) / Колобов Александр Владимирович; Инст. металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова. - Москва, 2005. - 172 с.]. Величина вытяжки трубной заготовки в формовочных калибрах с разрезной шайбой определяется с помощью функциональной зависимости рациональной деформации трубной заготовки от размера готовой трубы, полученной с помощью метода наименьших квадратов. Численное значение рационального обжатия трубной заготовки по периметру в сварочной клети принимается в соответствии с диапазоном значений 1,008-1,012. В калибровочных клетях величина обжатия по диаметру принимается равной 1,007-1,013. Припуск на оплавление кромок и грат составляет 0,6 мм.
Известен способ изготовления сварных труб [Юсупов B.C. Совершенствование технологии производства электросварных прямошовных труб / B.C. Юсупов, А.В. Колобов, К.Э. Акопян, М.С Селезнев, М.А. Сомин // Сталь. - 2015. - №8. - С. 44-50], при котором настройку вытяжки в группе клетей с закрытым профилем калибра осуществляют, исходя из найденной зависимости деформации трубной заготовки в данных клетях от размеров готовой трубы (патент RU №2304477). Численное значение обжатия трубной заготовки по периметру в сварочной клети принимается в соответствии с установленным диапазоном значений 0,5-1,2%. В калибровочных клетях величина обжатия по диаметру составляет 1,1-2,3%. Введен коэффициент k=1,08, учитывающий деформацию трубной заготовки в открытых калибрах, вертикальных валках и потерю металла на образование грата.
В формуле расчета ширины штрипса, согласно двум последним из приведенных выше способов, не учтено увеличение периметра трубной заготовки за счет ее гиба в клетях формовочного стана, величина обжатия заготовки по периметру в закрытых калибрах не обеспечивает выравнивание продольных деформаций по ее сечению при использовании схем формоизменения с криволинейным центральным волокном, получивших наибольшее распространение при производстве труб среднего диаметра, рекомендуемый диапазон значений вытяжки при сварке не оптимален. Ошибка расчета ширины штрипса согласно данным способам увеличивается при рассмотрении большего диаметра трубы. Получаемые значения ширины исходной заготовки завышены даже при использовании наименьших из рекомендованных диапазонов значений обжатий. Недостатками способов являются: высокий расходный коэффициент; возможность гофрообразования при производстве тонкостенных труб или же труб из сталей высоких классов прочности; малый сортаментный ряд возможного применения.
Большую часть приведенных выше способов изготовления электросварных труб объединяет предположение о неизменности в процессе формовки трубной заготовки длины среднего по толщине волокна. Такое допущение справедливо лишь при производстве труб по классической схеме формоизменения заготовки с прямолинейным осевым волокном на станах устаревшей конструкции. Помимо этого, в описанных способах величина обжатия заготовки по периметру в закрытых калибрах не оптимальна: малая величина обжатия не обеспечивает выравнивание продольных деформаций по сечению трубной заготовки при использовании схем с криволинейным центральным волокном и проработку прикромочных участков при производстве труб из сталей высоких классов прочности (К52 и выше), что не позволяет добиться стабильности процесса сварки; большая величина обжатия заготовки вызывает гофрообразование и, соответственно, приводит к дефектам сварного соединения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено созданное изобретение, является уменьшение расходного коэффициента металла за счет уменьшения ширины исходной заготовки при сохранении высокого уровня качества производимых труб и увеличение выхода годного за счет устранения гофрообразования при формовке.
Технический результат достигается благодаря высокой точности в определении оптимальной ширины штрипса независимо от характера формоизменения, достигнутой посредством учета увеличения периметра заготовки за счет гиба как в группе клетей с открытым, так и закрытым калибром. При этом ширина заготовки с учетом соотношения
где 
- наружный периметр трубной заготовки на выходе из валков сварочной клети, мм;
D - наружный диаметр готовой трубы, мм;
t - фактическая толщина штрипса, мм;
k - безразмерный коэффициент;
ε - относительная деформация трубной заготовки;
ƒ - безразмерный коэффициент, учитывающий характер формоизменения;
ϕ1 - угол раскрытия кромок на входе в группу, град;
ϕ2 - угол раскрытия кромок на выходе из группы, град;
определяется по следующей формуле:
Оптимальное значение коэффициента обжатия т при редуцировании в калибровочной группе клетей устанавливается в пределах от 0,008 до 0,012. Нижняя граница диапазона обусловлена получением заданных геометрических параметров конечного профиля готовой трубы, верхняя -обеспечивает неизменность толщины стенки при редуцировании и, соответственно, определяет величину расходного коэффициента металла.
Значение коэффициента к, определяющего величину осадки в сварочной клети и, соответственно, качество сварного соединения, установлено экспериментальным путем и выбирается в диапазоне от 0,5 до 0,7 в зависимости от диаметра производимых труб: 0,5 - при D<140 мм; 0,6 - при 140≤D<219 мм; 0,7 - при D≥219 мм.
Технический результат достигается также тем, что установлена оптимальная величина относительной деформации трубной заготовки е в группе клетей с закрытым профилем калибра - от 0 до 0,6%. Границы указанного диапазона значений определены на основании результатов проведенного анализа процесса формовки методом конечных-элементов и обусловлены стабильностью процесса сварки при минимальном расходном коэффициенте.
Помимо этого, достижению результата способствует получение оптимальной формы профиля заготовки на выходе из последней клети открытой группы, позволяющей значительно уменьшить до рациональной величины, либо исключить обжатие в закрытой группе, и нахождение взаимосвязи между изменением периметра трубной заготовки за счет гиба в открытых клетях и характером формоизменения. Увеличение наружного периметра заготовки, помимо растяжения наружных волокон при сворачивании полосы в цилиндрическую заготовку, связано с уменьшением толщины полосы на деформируемых участках. Схема формоизменения, в зависимости от ее характера, определяет ширину этих участков и степень их деформации. По результатам серии конечно-элементных расчетов выделено три схемы формоизменения в открытой группе клетей, для каждой из которых определено значение коэффициента ƒ, позволяющего применять предложенную формулу на любом трубоэлектросварочном агрегате текущего уровня развития технологий: 2,3 - для схемы с равномерным изгибанием трубной заготовки по всей ширине; 2,5 - с подгибкой кромок в первой клети и сохранением плоского центрального участка заготовки; 2,7 - с подгибкой кромок и обратным изгибанием центрального участка полосы по типу «W».
Оптимальная величина угла раскрытия кромок на входе в группу клетей с закрытым профилем калибра составляет 50°, на выходе - устанавливается в зависимости от диаметра производимых труб: 20° - при D≥40 мм; 30° - при D<40 мм.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом «Способе производства электросварных труб непрерывной формовкой», изложенных в формуле изобретения.
Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем.
Предлагаемое изобретение может использоваться при производстве круглых труб диаметром от 10 до 530 мм для магистральных нефтегазопроводов и труб общего назначения, а также профильных труб, получаемых профилированием круглых, прямоугольного и квадратного сечения для конструкций различного назначения. Производимые трубы, согласно изобретению, могут быть изготовлены из стали любого качества, используемой в трубной промышленности.
Качество труб, изготавливаемых в соответствии с заявленной формулой, соответствует известным техническим требованиям и стандартам. Результаты расчета ширины исходной заготовки по предлагаемому и описанным способам представлены ниже в таблице 1, из которой видно, что наименьшие значения ширины штрипса получены при расчете согласно заявляемому способу, причем ширина исходной заготовки для труб диаметром от 140 до 530 мм, рассчитанная по прочим способам, имеет завышенные значения и неприменима на практике. Снижение величины расходного коэффициента металла составляет 5-8 кг/т в зависимости от сортамента, по отношению к аналогам. Этим доказывается достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Описанные решения были использованы при разработке калибровок и определении координат положения валков для производства труб на пяти трубоэлектросварочных агрегатах Дивизиона нефтегазопроводных труб АО «ВМЗ». Так, при изготовлении труб с наружным диаметром 76 мм и толщиной стенки 3,5 мм на ТЭСА 40-133 ширина исходной заготовки уменьшена на 3 мм с 235 мм до 232 мм, что позволило снизить расходный коэффициент металла более чем на 7 кг/т.При производстве труб диаметром 530 мм с толщиной 10 мм ширина исходной заготовки уменьшена на 8 мм с 1675 мм до 1667 мм (более 5 кг/т), с толщиной стенки 6 мм - на 12 мм с 1689 мм до 1677 мм (более 7 кг/т).
Claims (15)
- Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах, включающий подготовку исходной заготовки, формовку металлической полосы в группе клетей с открытым профилем калибра, обжатие трубной заготовки в группе клетей с закрытым профилем калибра, обжатие заготовки в шовосжимающих валках в процессе сварки кромок и редуцирование в калибровочной группе клетей, отличающийся тем, что величину обжатия трубной заготовки в группе клетей с закрытым калибром устанавливают до 0,6%, при этом ширину исходной заготовки В определяют с учетом увеличения периметра заготовки в группе клетей с открытым профилем калибра в зависимости от типа используемой схемы формоизменения исходя из соотношения
-
- где- наружный периметр трубной заготовки на выходе из валков сварочной клети, мм;
- D - наружный диаметр готовой трубы, мм;
- - коэффициент обжатия при редуцировании в калибровочной группе клетей;
- - величина осадки трубной заготовки в сварочной клети, мм;
- k=0,5÷0,7 - безразмерный коэффициент, учитывающий уменьшение наружного периметра трубной заготовки при сварке;
- t - фактическая толщина штрипса, мм;
- - величина обжатия по наружному периметру заготовки в группе клетей с закрытым профилем калибра, мм;
- ε - относительная деформация трубной заготовки в группе клетей с закрытым профилем калибра;
- - увеличение наружного периметра за счет гиба в группе клетей с открытым профилем калибра, мм;
- ƒ=2,3÷2,7 - безразмерный коэффициент, учитывающий характер формоизменения;
- - увеличение наружного периметра за счет гиба в группе клетей с закрытым профилем калибра, мм;
- ϕ1 - угол раскрытия кромок трубной заготовки на входе в группу, град.;
- ϕ2 - угол раскрытия кромок трубной заготовки на выходе из группы, град.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108646A RU2677558C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018108646A RU2677558C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2677558C1 true RU2677558C1 (ru) | 2019-01-17 |
Family
ID=65025212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018108646A RU2677558C1 (ru) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2677558C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU692653A1 (ru) * | 1977-07-25 | 1979-10-25 | Электростальский Филиал Московского Ордена Трудового Красного Знамени Института Стали И Сплавов | Способ изготовлени сварных пр мошовных труб |
| US5140123A (en) * | 1990-05-25 | 1992-08-18 | Kusakabe Electric & Machinery Co., Ltd. | Continuous manufacturing method for a metal welded tube and a manufacturing apparatus therefor |
| RU2240882C2 (ru) * | 2002-12-10 | 2004-11-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления электросварных прямошовных труб |
| RU2304477C1 (ru) * | 2006-04-25 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления прямошовных сварных труб |
-
2018
- 2018-03-07 RU RU2018108646A patent/RU2677558C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU692653A1 (ru) * | 1977-07-25 | 1979-10-25 | Электростальский Филиал Московского Ордена Трудового Красного Знамени Института Стали И Сплавов | Способ изготовлени сварных пр мошовных труб |
| US5140123A (en) * | 1990-05-25 | 1992-08-18 | Kusakabe Electric & Machinery Co., Ltd. | Continuous manufacturing method for a metal welded tube and a manufacturing apparatus therefor |
| RU2240882C2 (ru) * | 2002-12-10 | 2004-11-27 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления электросварных прямошовных труб |
| RU2304477C1 (ru) * | 2006-04-25 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Способ изготовления прямошовных сварных труб |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2677558C1 (ru) | Способ производства прямошовных труб диаметром от 10 до 530 мм на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах | |
| RU2474485C2 (ru) | Способ комбинированной высадки концов труб | |
| RU2571298C2 (ru) | Способ изготовления прямошовных сварных труб большого диаметра | |
| RU2638476C1 (ru) | Способ изготовления сварных прямошовных труб из титановых сплавов | |
| RU2332271C1 (ru) | Способ производства бесшовных горячекатаных труб | |
| RU2623558C2 (ru) | Способ перепрофилирования круглой трубы | |
| CA2321493C (en) | Tool design for tube cold pilgering | |
| Kupchuk et al. | Experimental evaluation stress-strain state for billets during rolling stamping by rollers | |
| RU2596734C1 (ru) | Способ изготовления электросварных прямошовных профильных труб квадратного или прямоугольного сечения. | |
| RU2628444C1 (ru) | Способ изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов | |
| RU2549025C1 (ru) | Линейка направляющая прошивного стана | |
| RU2763696C1 (ru) | Способ изготовления электросварных прямошовных труб | |
| RU2758399C1 (ru) | Способ правки концов бесшовных труб | |
| RU2108180C1 (ru) | Способ производства неравнополочных зетовых профилей | |
| SU825215A1 (ru) | Калибр валков для пилигримовой прокатки труб 1 | |
| CN116227051B (zh) | 一种轧机孔型设计方法及管材质量检验方法 | |
| SU1456260A1 (ru) | Способ изготовлени сварных пр мошовных труб | |
| RU2635207C1 (ru) | Способ изготовления бесшовных труб диаметром менее 120 мм винтовой прокаткой | |
| KR101906721B1 (ko) | 압출에 의한 엘보 제작방법 | |
| RU2392073C2 (ru) | Способ получения опалубочного профиля | |
| Kolikov et al. | Quality Improvement for Large Diameter Welded Pipes Using a Modeling Method for the Shape Change Processes of Sheet Billet | |
| Bessmertnaya et al. | On the estimation of flanging limit coefficient for metals characterized by anisotropy of mechanical properties | |
| RU2443486C1 (ru) | Способ изготовления сварных профильных труб | |
| RU2049570C1 (ru) | Способ изготовления сварных труб с продольным швом | |
| Orlov et al. | The use of modeling to develop a method for the roller drawing of tubes on a long mandrel |