RU2679502C1

RU2679502C1 - Method of induction bending of a pressure-resistant pipe for power plants and main pipelines and device therefor

Info

Publication number: RU2679502C1
Application number: RU2017134400A
Authority: RU
Inventors: Аугуст Вильхельм ШЕФЕР
Original assignee: Авс Шефер Технологи Гмбх
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2019-02-11
Also published as: EP3288694B1; DE102015106571A1; CN107567358A; JP2018514387A; BR112017022211A2; MX2017012647A; WO2016173584A1; SG11201707655PA; US20180043410A1; ES2744610T3; BR112017022211B1; KR20170141766A; CA2979430A1; EP3288694A1; PL3288694T3

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: group of inventions relates to metal treatment under pressure, in particular, to induction bending of a pressure-resistant pipe. Pipe is compressed in the press unit before entering the annular inductor to heat it vertically, the cross-section in the form of the lying letter O is forcibly provided to the pipe. In addition, during pipe bending by means of lateral displacement of the inductor, a temperature profile with lower temperature on the outer side of the arc and with higher temperature on the inner side of the arc is installed.EFFECT: geometric shape of the pipe is improved and the bent pipe strength is increased.11 cl, 7 dwg

Description

Изобретение касается способа деформации методом индукционной гибки устойчивой к давлению трубы, имеющей большую толщину стенки и большой диаметр, в частности трубы для электростанций и магистральных трубопроводов, с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также предназначенного для его выполнения устройства индукционной гибки труб с признаками ограничительной части п.8 формулы изобретения.The invention relates to a method of deformation by induction bending of a pressure-resistant pipe having a large wall thickness and a large diameter, in particular pipes for power plants and main pipelines, with signs of a restrictive part of claim 1 of the claims, as well as a device for induction pipe bending with features of the restrictive part of claim 8 of the claims.

Для пропускания жидких и газообразных сред под давлением необходимы трубы из стали, имеющие большую толщину стенки, чтобы выдерживать нагрузки. Такие требовании относятся, например, к транспортировке горячего пара на электростанциях, где требуются изгибы труб для адаптации трубопроводов к конструктивным данным, или для транспортировки сырой нефти или природного газа в магистральных трубопроводах на большие расстояния, где через равные промежутки применены двойные колена для компенсации термически обусловленных изменений длины. Для обеспечения большой пропускной способности требуется большое поперечное сечение отверстия и, соответственно этому, большой наружный диаметр трубы. Трубы, которых касается данный способ, имеют обычно номинальный диаметр больше 300 мм и отношение диаметра к толщине стенки от 10:1 до 100:1, типичным образом, от 20:1 до 70:1.To pass liquid and gaseous media under pressure, steel pipes having a large wall thickness are required to withstand loads. Such requirements relate, for example, to transporting hot steam in power plants where pipe bends are required to adapt pipelines to design data, or for transporting crude oil or natural gas in main pipelines over long distances, where double bends are used at equal intervals to compensate for thermally caused length changes. To ensure high throughput, a large cross section of the hole and, accordingly, a large outer diameter of the pipe are required. The pipes affected by this method typically have a nominal diameter greater than 300 mm and a ratio of diameter to wall thickness from 10: 1 to 100: 1, typically from 20: 1 to 70: 1.

Такой способ деформации методом индукционной гибки давно известен, например, из DE2513561 A1, и непрерывно совершенствовался, чтобы, несмотря на огромные габаритные размеры и толщины стенки труб можно было изготавливать очень точные по размеру колена труб. В то время как удается точно соблюсти заданный угол дуги для изгиба трубы, в области изгиба трубы остаются два негативных отклонения формы. При этом речь идет, во-первых, об овальности, то есть отклонении поперечного сечения трубы от желаемой круглой идеальной формы, а во-вторых, об утонении толщины стенки на наружной дуге.This method of deformation by induction bending has long been known, for example, from DE2513561 A1, and has been continuously improved so that, despite the enormous overall dimensions and wall thicknesses of the pipes, it is possible to produce very accurate pipe bends in size. While it is possible to precisely observe the specified arc angle for bending the pipe, two negative shape deviations remain in the bending area of the pipe. This is, firstly, about ovality, that is, the deviation of the pipe cross section from the desired round ideal shape, and secondly, about thinning the wall thickness on the outer arc.

Круглые трубы, имеющие вышеназванные отношения размеров, изготавливаются и поставляются с овальностями примерно 1%. Допустимая некруглость на колене трубы после выполнения процесса индукционной гибки по европейским и североамериканским нормам составляет около 4%. Поэтому более сильные отклонения проблематичны, потому что из-за внутреннего давления сред, пропускаемых через колена труб, на стенке трубы локально возникают различные растягивающие напряжения. При применении при высоком давлении, для чего, в частности, предназначены эти толстостенные трубы, такие возникающие из-за некруглости дополнительные нагрузки существенны. То есть из-за геометрического отклонения толщина стенки должна часто выбираться больше, чем это требовалось бы в соответствии с расчетом только на основании давления текучей среды.Round pipes having the above size ratios are manufactured and delivered with ovalities of approximately 1%. The permissible non-circularity on the pipe elbow after performing the induction bending process according to European and North American standards is about 4%. Therefore, stronger deviations are problematic because, due to the internal pressure of the media passing through the pipe elbows, various tensile stresses locally arise on the pipe wall. When used at high pressure, for which, in particular, these thick-walled pipes are intended, such additional loads arising due to non-circularity are significant. That is, due to geometrical deviation, the wall thickness should often be selected more than would be required by calculation only on the basis of fluid pressure.

Другое негативное влияние на трубу при деформации методом индукционной гибки заключается в различном распределении толщины стенки на наружной и внутренней дуге. Во время гибки вокруг нейтральной зоны, которая лежит на продольной оси трубы, стенка трубы в области образуемой наружной дуги нагружается на растяжение. Так как наружная дуга длиннее, чем недеформированный участок трубы, неизбежно происходит уменьшение толщины стенки. На внутренней дуге, в отличие от этого, при гибке имеют место сжимающие напряжения, и из-за необходимого укорочения длины дуги происходит увеличение толщины стенки. Однако эти неизбежные эффекты приводят также к тому, что расчет на прочность для применения при высоком давлении всегда должен производиться для наиболее сильно утоненной стенке, которая является стенкой на наружной дуге. Также по этой причине толщина стенки всей трубы должна выбираться существенно больше, чем на прямых участках, чтобы достигались достаточные прочности в колене трубы.Another negative effect on the pipe during deformation by induction bending is a different distribution of wall thickness on the outer and inner arc. During bending around the neutral zone, which lies on the longitudinal axis of the pipe, the pipe wall is tensile in the region of the external arc formed. Since the outer arc is longer than the undeformed pipe section, a decrease in wall thickness inevitably occurs. On the internal arc, in contrast, compressive stresses occur during bending, and due to the necessary shortening of the arc length, an increase in wall thickness occurs. However, these inevitable effects also lead to the fact that the strength analysis for high pressure applications should always be made for the most severely thinned wall, which is the wall on the outer arc. Also for this reason, the wall thickness of the entire pipe should be selected significantly more than in straight sections, so as to achieve sufficient strength in the elbow of the pipe.

В EP 2471 609 A1 также показан способ и устройство для гибки труб, имеющих большую толщину стенки. Однако раскрытый там способ не относится именно к трубам, имеющим круглое поперечное сечение, и возникающим при этом проблемам овальности и уменьшения толщины стенки.EP 2471 609 A1 also shows a method and apparatus for bending pipes having a large wall thickness. However, the method disclosed there does not apply specifically to pipes having a circular cross section, and the resulting problems of ovality and wall thickness reduction.

Задача изобретения заключается в том, чтобы снизить геометрические изменения при деформации, такие как овальность и уменьшение толщины стенки, ослабляющие прочность колена трубы.The objective of the invention is to reduce geometric changes during deformation, such as ovality and a decrease in wall thickness, weakening the strength of the pipe bend.

В соответствии с изобретением решение обеспечивается способом деформации методом индукционной гибки с признаками п.1 формулы изобретения и устройством индукционной гибки для выполнения этого способа с признаками п.8 формулы изобретения.In accordance with the invention, the solution is provided by the method of deformation by induction bending with the features of claim 1 and the device of induction bending to perform this method with the characteristics of claim 8.

Предлагаемый изобретением способ, прежде всего, основывается на том, что трубе перед началом деформации принудительно придается искусственная овальность, а именно, в виде так называемого лежащего овала. «Лежащий» означает, что более длинная ось диаметра эллипса, который соответствует форме поперечного сечения трубы, лежит в плоскости гибки. Так как деформация методом индукционной гибки, вследствие большой массы труб и требуемого стационарного расположения гибочного рычага, на практике может выполняться только в горизонтальной плоскости, длинная ось диаметра одновременно ориентирована горизонтально.The method proposed by the invention, first of all, is based on the fact that before the start of the deformation, the pipe is forced to give an artificial ovality, namely, in the form of a so-called lying oval. “Lying” means that the longer axis of the diameter of the ellipse, which corresponds to the cross-sectional shape of the pipe, lies in the bending plane. Since deformation by induction bending, due to the large mass of pipes and the required stationary location of the bending lever, in practice, can only be performed in a horizontal plane, the long axis of the diameter is simultaneously oriented horizontally.

Для достижения лежащей овальности в соответствии с изобретением труба перед нагревом, и вместе с тем перед входом в зону деформации, в прессовом устройстве с помощью пресс-пуансона и контропоры или с помощью двух работающих друг против друга пресс-пуансонов вертикально обжимается и ведется в сторону в горизонтальном направлении.In order to achieve a lying ovality in accordance with the invention, the pipe is crimped vertically and led to the side before being heated, and at the same time before entering the deformation zone, in the pressing device using a press punch and a counter support or with the help of two working against each other press punches horizontal direction.

При этом обжатие осуществляется предпочтительно с той же степенью некруглости, которая возникала бы при способе деформации методом индукционной гибки для колена трубы, имеющего определенный угол колена, на том же типе трубы. Особенно предпочтительно непрерывная адаптация степени овальности во время выполнении способа гибки трубы осуществляется так, что сначала работа осуществляется с меньшими предварительными овальностями, которые к середине гибки трубы возрастают, потому что без предлагаемого изобретением способа предварительной обработки там устанавливалась бы наибольшая овальность.In this case, the compression is preferably carried out with the same degree of non-circularity that would have arisen during the deformation method by induction bending for a pipe bend having a certain bend angle on the same type of pipe. Particularly preferably, the continuous adaptation of the degree of ovality during the pipe bending process is carried out so that at first the work is carried out with smaller preliminary ovalities, which increase by the middle of the pipe bending, because without the preprocessing method proposed by the invention, the greatest ovality would be established there.

Благодаря принудительно приданной форме поперечного сечения трубы в виде лежащего овала перед впуском в индуктор устраняются все овальности в начале изгиба трубы, в его середине, а также в конце, при этом начало определено как передний конец, если смотреть в направлении подачи. Благодаря этому в изгибе получается круглая в поперечном сечении труба, имеющая очень маленькие допуски по сравнению с традиционной деформацией. Кажущийся парадокс, что в соответствии с изобретением, несмотря на ранее искусственно созданную овальность перед началом изгиба трубы, в начале изгиба трубы получается тоже круглое поперечное сечение, объясняется внутренним распределением сжимающих и растягивающих напряжений в колене трубы. В то время как эти напряжения без предлагаемой изобретением меры являются причиной овальностей, под действием предлагаемой изобретением предварительной обработки они приводят к тому, что все эффекты взаимно компенсируются.Due to the forced cross-sectional shape of the pipe in the form of a lying oval before the inlet to the inductor, all ovality is eliminated at the beginning of the pipe bend, in the middle, and also at the end, while the beginning is defined as the front end, if you look in the feed direction. Due to this, in bending, a round pipe in cross section is obtained, which has very small tolerances compared to traditional deformation. It seems a paradox that in accordance with the invention, despite the previously artificially created ovality before the start of pipe bending, a round cross section is also obtained at the beginning of pipe bending, due to the internal distribution of compressive and tensile stresses in the pipe bend. While these stresses without the measures proposed by the invention are the cause of ovality, under the influence of the preprocessing proposed by the invention, they lead to the fact that all effects are mutually compensated.

Вторая предусмотренная в соответствии с изобретением мера оптимизации геометрии трубы при деформации методом индукционной гибки основывается на том принципе, чтобы по меньшей мере смещать неизбежное, различное распределение толщины стенки на внутренней и наружной дуге трубы. В то время как нейтральная зона перемещается наружу, вследствие постоянства объема по закону природы толщина стенки во внутренней дуге еще сильнее увеличивается. Однако это не имеет негативных влияний на прочность и более позднюю обрабатываемость колена трубы. Существенно, что с помощью этой меры может уменьшаться утонение толщины стенки на наружной стороне, то есть что в соответствии с изобретением получается большая толщина стенки, чем это было возможно до сих пор при применении трубы того же типа.The second measure provided for in accordance with the invention to optimize the geometry of the pipe during deformation by induction bending is based on the principle of at least offsetting the inevitable, different distribution of wall thickness on the inner and outer arcs of the pipe. While the neutral zone moves outward, due to the constancy of the volume according to the law of nature, the wall thickness in the inner arc increases even more. However, this does not adversely affect the strength and later machinability of the pipe elbow. It is significant that with this measure, thinning of the wall thickness on the outside can be reduced, that is, in accordance with the invention, a greater wall thickness is obtained than was possible until now with the use of pipes of the same type.

Утонение толщины стенки у колена трубы 90°, изготовленного традиционным способом индукционной гибки, составляет до 25%, а именно, при обычном отношении радиуса гибки к диаметру трубы, например, 1,5:1. Утонение толщины стенки в соответствии с изобретением может существенно уменьшаться, в частности уменьшаться вдвое. Это означает, что толщина стенки на наружной дуге при предлагаемом изобретением способе на 12,5% больше, чем в уровне техники. Это означает также, что либо возможна более высокая эксплуатационная нагрузка при одинаковой толщине стенки применяемой трубы, либо, что даже может выбираться меньшая исходная толщина стенки при одинаковых эксплуатационных условиях. Результатом этого, в свою очередь, является снижение веса и затрат.The thinning of the wall thickness at the bend of a 90 ° pipe made by the traditional method of induction bending is up to 25%, namely, with the usual ratio of the bending radius to the diameter of the pipe, for example, 1.5: 1. The thinning of the wall thickness in accordance with the invention can be significantly reduced, in particular halved. This means that the wall thickness on the outer arc with the method of the invention is 12.5% greater than in the prior art. This also means that either a higher operational load is possible with the same wall thickness of the pipe used, or that even a smaller initial wall thickness can be selected under the same operating conditions. The result, in turn, is a reduction in weight and cost.

Смещение нейтральной зоны при деформации трубы методом индукционной гибки достигается в соответствии с изобретением за счет того, что поперечное сечение трубы между наружной стороной колена и внутренней стороной колена нагревается различно. При этом наружная сторона колена нагревается менее сильно, чем внутренняя сторона колена. Вследствие более высокой температуры сопротивление деформации на внутренней дуге ниже, чем на наружной дуге, вследствие чего получается преднамеренное смещение нейтральной зоны в изгибе в направлении наружной дуги. То есть, изобретение целенаправленно использует интервал температуры деформации, имеющийся в распоряжении для данного материала.The offset of the neutral zone during pipe deformation by induction bending is achieved in accordance with the invention due to the fact that the cross section of the pipe between the outside of the knee and the inside of the knee is heated differently. In this case, the outer side of the knee heats less than the inner side of the knee. Due to the higher temperature, the deformation resistance on the inner arc is lower than on the outer arc, resulting in a deliberate offset of the neutral zone in the bend in the direction of the outer arc. That is, the invention purposefully uses the strain temperature range available for a given material.

Деформация с измененными профилями температуры в соответствии с изобретением выполняется в отдельной области угла колена. Начиная от начальной касательной до этой отдельной области происходит переходная программа, в которой осуществляется постепенное смещение из исходного положения, симметричного относительно середины трубы, наружу. От этой отдельной области до конечной касательной тоже применяется переходная программа, при которой профиль температуры снова ориентируется все более симметрично.Deformation with altered temperature profiles in accordance with the invention is performed in a separate region of the knee angle. Starting from the initial tangent to this separate area, a transition program occurs in which a gradual displacement from the initial position, symmetrical with respect to the middle of the pipe, to the outside occurs. From this separate region to the final tangent, a transition program is also applied in which the temperature profile is again oriented more and more symmetrically.

Названная отдельная область распространяется примерно на 80%-90% предусмотренного угла колена. Причем эта отдельная область начинается от начальной касательной примерно при 1°-2° угла колена и заканчивается примерно за 1°-2° до перехода к конечной касательной.The named individual area extends to approximately 80% -90% of the intended angle of the knee. Moreover, this separate area starts from the initial tangent at about 1 ° -2 ° of the knee angle and ends about 1 ° -2 ° until the transition to the final tangent.

Предусмотренное в соответствии с изобретением смещение профиля температуры основывается предпочтительно на перестановке кольцевого индуктора в плоскости гибки, в частности наружу, предпочтительно в сочетании с адаптацией электрической мощности в индукционном устройстве, то есть изменением мощности нагрева. Благодаря перестановке индуктора наружу индуктор на внутренней дуге трубы располагается ближе к стенке трубы, чем снаружи, так что здесь осуществляется более сильный нагрев. Область перестановки, составляющая 5-50 мм, очень мала по сравнению с применяемыми диаметрами труб больше 600 мм. Чтобы вызвать нагрев больших толщин стенки за счет индукции, воздушный зазор, то ест расстояние между кольцевым индуктором в качестве проводника, по которому протекает ток, и корпусом трубы, не может быть слишком большим. С другой стороны, при всех обстоятельствах необходимо избегать металлического контакта с наружной стороной трубы. Диаметр индуктора устанавливается предпочтительно равным 1,05D_трубы плюс 25 мм. У трубы, имеющей D_трубы=1000 мм, получается, таким образом, теоретический путь перестановки 75 мм, из которого практически только 50 мм могут использоваться для достижения смещенного в сторону профиля температуры.The temperature profile shift provided in accordance with the invention is preferably based on the rearrangement of the ring inductor in the bending plane, in particular to the outside, preferably in combination with the adaptation of the electric power in the induction device, i.e. changing the heating power. By moving the inductor to the outside, the inductor on the inner arc of the pipe is closer to the wall of the pipe than outside, so that there is a stronger heating. The rearrangement area of 5-50 mm is very small compared to the used pipe diameters of more than 600 mm. To cause heating of large wall thicknesses due to induction, the air gap, then there is a distance between the ring inductor as a conductor through which current flows and the pipe body, cannot be too large. On the other hand, in all circumstances, metallic contact with the outside of the pipe must be avoided. The inductor diameter is preferably set equal to 1.05D of the _pipe plus 25 mm. In a pipe having a _pipe D = 1000 mm, the theoretical permutation path of 75 mm is thus obtained, from which practically only 50 mm can be used to achieve a temperature-offset profile.

Альтернативно или дополнительно для локально различного нагрева может также осуществляться целенаправленное рассеяние энергии путем локального охлаждения.Alternatively or additionally, for locally different heating, targeted energy dissipation by local cooling can also be carried out.

Температура измеряется бесконтактно как температура поверхности на внутренней и наружной дуге, и эти значения передаются в регулировочное устройство. Посредством регулировочного устройства может отслеживаться распределение температуры, при этом повышается мощность охлаждения на наружной дуге, и/или повышается мощность нагрева на внутренней дуге и/или изменяется положение индуктора в поперечном направлении.The temperature is measured non-contact as the surface temperature on the inner and outer arc, and these values are transferred to the control device. By means of the adjusting device, the temperature distribution can be monitored, thereby increasing the cooling power on the external arc and / or increasing the heating power on the internal arc and / or changing the position of the inductor in the transverse direction.

В одном из предпочтительных вариантов предлагаемого изобретением способа предусмотрен способ с регулированием расстояния и одновременно с регулированием мощности.In one preferred embodiment of the method of the invention, there is provided a method with distance control and simultaneously with power control.

При этом можно целенаправленно влиять как на внутреннюю сторону дуги, так и на наружную сторону дуги. При этом оператор может предварительно выбирать, для какой стороны дуги первично необходимо регулирование расстояния, а для какой управление мощностью, и задает желаемые температуры поверхности, включая допустимые поля допусков. Тогда регулировочное устройство автоматически изменяет положение индуктора так, что на колене трубы желаемое относительное распределение между внутренней и наружной стороной, и, кроме того, адаптирует электрическую мощность так, что достигаются абсолютные температуры деформации.In this case, one can purposefully influence both the inner side of the arc and the outer side of the arc. In this case, the operator can pre-select for which side of the arc the distance control is primarily necessary, and for which power control, it sets the desired surface temperatures, including permissible tolerance fields. Then the adjusting device automatically changes the position of the inductor so that the desired relative distribution between the inner and outer sides is on the pipe elbow, and, in addition, adapts the electrical power so that absolute deformation temperatures are achieved.

Подробности изобретения поясняются подробнее ниже с помощью чертежей. На фигурах, в частности, показано:Details of the invention are explained in more detail below using the drawings. The figures, in particular, show:

фиг.1: устройство индукционной гибки труб на схематичном виде;figure 1: device for induction bending of pipes in a schematic form;

фиг.2: колено трубы на виде в плане;figure 2: pipe elbow in plan view;

фиг.3: поперечные сечения по уровню техники в плоскостях поперечного сечения, отмеченных на фиг.2;figure 3: cross-sections according to the prior art in the planes of the cross section marked in figure 2;

фиг.4: поперечные сечения в соответствии с изобретением в плоскостях поперечного сечения, отмеченных на фиг.2;figure 4: cross-sections in accordance with the invention in the planes of the cross-section marked in figure 2;

фиг.5: различное распределение толщины стенки в середине колена трубы в поперечном сечении;figure 5: a different distribution of wall thickness in the middle of the elbow of the pipe in cross section;

фиг.6: различное распределение толщины стенки в середине колена трубы в продольном сечении; и6: a different distribution of wall thickness in the middle of the elbow of the pipe in longitudinal section; and

фиг.7: прессовое устройство для предварительной овализации.7: press device for preliminary ovalization.

На фиг.1 показано устройство 100 индукционной гибки труб, включающее в себя стационарную станину 10, на которой расположено удерживающее устройство 11 для трубы 1. Удерживающее устройство 11 захватывает трубу 1 за ее задний конец и прочно закрепляет ее. Кроме того, удерживающее устройство 11 обладает возможностью смещения относительно станины 10 в направлении средней оси 2 трубы, которая одновременно указывает направление подачи. Подача осуществляется посредством гидравлического узла 12.1 shows an induction pipe bending device 100 including a stationary frame 10 on which a holding device 11 for a pipe 1 is located. A holding device 11 grips the pipe 1 at its rear end and firmly fastens it. In addition, the holding device 11 is biased relative to the bed 10 in the direction of the middle axis 2 of the pipe, which simultaneously indicates the direction of flow. The feed is carried out by means of a hydraulic unit 12.

Гибочный рычаг 30 оперт с возможностью поворота на вертикальной оси 32 гибки, при этом для задания желаемого радиуса гибки может устанавливаться расстояние от оси 32 гибки перпендикулярно средней оси 2 трубы. На гибочном рычаге 30 расположен гибочный зажим 31, с помощью которого труба может захватываться и зажиматься.The bending lever 30 is supported rotatably on the vertical axis 32 of the bending, while to set the desired radius of bending, a distance from the axis of bending 32 can be set perpendicular to the middle axis 2 of the pipe. On the bending arm 30 is a bending clamp 31, with which the pipe can be caught and clamped.

Относительно близко к индуктору 20 и к зоне влияния тепла расположено не изображенное здесь устройство охлаждения, с помощью которого, напр., посредством воды производится снижение температуры поверхности, как только соответствующий участок длины вышел из зоны деформации.Relatively close to the inductor 20 and the heat affected zone is a cooling device not shown here, with which, for example, water is used to lower the surface temperature as soon as the corresponding length section has left the deformation zone.

Индукционное устройство включает в себя кольцевой индуктор 20, который своим центром размещен в области средней оси 2 трубы.The induction device includes an annular inductor 20, which is centered in the region of the middle axis 2 of the pipe.

В то время как вышеназванные признаки являются также составной частью известных устройств индукционной гибки труб, в соответствии с изобретением, во-первых, предусмотрено устройство 21 поперечной перестановки, чтобы можно было передвигать индуктор 20 поперек продольной оси 2 применяемой трубы 1.While the above features are also an integral part of the known induction pipe bending devices, in accordance with the invention, firstly, a transverse arrangement 21 is provided so that the inductor 20 can be moved across the longitudinal axis 2 of the applied pipe 1.

Во-вторых, предусмотрен прессовый узел 50, один из предпочтительных вариантов осуществления которого изображен на фиг.7 на виде спереди, если смотреть от станины 10 в направлении подачи. В рамном каркасе 51 вверху и внизу расположено по меньшей мере по одному гидравлическому пуансону 52, 53, которые снабжены каждый нажимным роликом 54, 55 в виде двойного конуса или гиперболоида вращения, или какого-либо иного вогнутого вращательно-симметричного тела. Благодаря этим формам с помощью только одного ролика с каждой стороны трубы 1 получается распределение нагрузки по двум находящимся на достаточном расстоянии друг от друга линиям на наружном периметре трубы 1. Это позволяет избежать следов качения на наружном корпусе трубы вследствие слишком высокого давления на единицу поверхности. Гидравлические пуансоны 54, 55 после однократной юстировки по центру, который лежит на средней оси 2 трубы, эксплуатируются с одинаковым ходом, так что нажимные ролики 54, 55 одновременно контактируют с корпусом трубы и при этом также производят деформацию с одинаковыми усилиями. Таким образом, труба остается центрированной в вертикальной плоскости во время всего выполнения способа деформации методом гибки.Secondly, a press unit 50 is provided, one of the preferred embodiments of which is shown in Fig. 7 in a front view when viewed from the bed 10 in the feed direction. At least one hydraulic punch 52, 53 is located in the frame frame 51 at the top and bottom, each of which is provided with a pressure roller 54, 55 in the form of a double cone or rotation hyperboloid, or some other concave rotationally symmetric body. Due to these forms, using only one roller on each side of the pipe 1, a load distribution is obtained along two lines located at a sufficient distance from each other on the outer perimeter of the pipe 1. This avoids traces of rolling on the outer pipe body due to too high pressure per unit surface. Hydraulic punches 54, 55 after a single adjustment in the center, which lies on the middle axis 2 of the pipe, are operated with the same stroke, so that the pressure rollers 54, 55 simultaneously contact the pipe body and also produce deformation with the same effort. Thus, the pipe remains centered in the vertical plane during the entire implementation of the method of deformation by the bending method.

Справа и слева на рамном каркасе 51 размещены два других гидравлических пуансона 56, 57, которые имеют на своем конце по меньшей мере по одному направляющему ролику 58, 59. Благодаря этому труба 1 центрируется также в горизонтальном направлении так, что расположенными вверху и внизу пуансонами 52, 53 при помощи нажимных роликов 54, 56 она обжимается точно по средней оси 2, и не возникает эксцентриситетов. Гидравлические пуансоны 56, 57 сбоку только позиционируют и удерживают направляющие ролики 58, 59, однако они не оказывают деформирующего усилия на трубу. Предпочтительно боковые направляющие ролики 58, 59 являются выпукло-бочкообразными или цилиндрическими, во избежание обусловленного формой заедания трубы 1 на направляющих роликах в вертикальном направлении.To the right and left on the frame frame 51 are two other hydraulic punches 56, 57, which have at least one guide roller 58, 59 at their end. Due to this, the pipe 1 is also centered in the horizontal direction so that the punches 52 are located at the top and bottom , 53 by means of pressure rollers 54, 56, it is crimped exactly along the middle axis 2, and no eccentricities occur. Hydraulic punches 56, 57 on the side only position and hold the guide rollers 58, 59, however, they do not exert a deforming force on the pipe. Preferably, the lateral guide rollers 58, 59 are convex-barrel-shaped or cylindrical, in order to avoid the vertical sticking of the pipe 1 on the guide rollers.

Это расположение по горизонтальным и вертикальным осям относится к изгибу трубы, который выполняется в горизонтальной плоскости.This arrangement on the horizontal and vertical axes refers to the bending of the pipe, which is performed in the horizontal plane.

Как показано на фиг.7, обжатие осуществляется исключительно в вертикальном направлении, так что поперечное сечение трубы 1 принимает форму эллипса, то есть длинная ось диаметра проходит горизонтально. Овальность на изображении фиг.7, как и на поясняемой ниже фиг.3, для наглядности изображена преувеличенной. Фактически принудительно приданная некруглость составляет только примерно 1% диаметра трубы в начале, 1,5% в конце и до 4% диаметра трубы в середине изгиба трубы, так что она почти не видна невооруженным глазом.As shown in Fig.7, the compression is carried out exclusively in the vertical direction, so that the cross section of the pipe 1 takes the form of an ellipse, that is, the long axis of the diameter extends horizontally. The ovality in the image of Fig. 7, as well as in the Fig. 3 explained below, is exaggerated for clarity. In fact, the forced roundness is only about 1% of the diameter of the pipe at the beginning, 1.5% at the end and up to 4% of the diameter of the pipe in the middle of the pipe bend, so that it is almost invisible to the naked eye.

Рамный каркас 51 прессового узла 50 выполнен кольцеобразным, а именно, в том смысле, что он выполнен замкнутым, то есть бесконечным. Внешняя форма на виде в плане предпочтительно является ромбовидной, при этом в каждой угловой точке расположен один из пуансонов 52, 53, 55, 56.The frame frame 51 of the pressing unit 50 is made annular, namely, in the sense that it is closed, that is, endless. The external shape in the plan view is preferably diamond-shaped, with one of the punches 52, 53, 55, 56 located at each corner point.

На фиг.2 показано колено 3 трубы, имеющее начальную касательную 2 и касательную 4. На фиг.2 отмечены три различные плоскости A-A, B-B и C-C сечения, при этом плоскость B-B сечения расположена в середине колена 3 трубы, потому что там имеются наибольшие отклонения толщин стенки на внутренней дуге и на наружной дуге.FIG. 2 shows a pipe bend 3 having an initial tangent 2 and a tangent 4. FIG. 2 shows three different section planes AA, BB and CC, with the section plane BB being located in the middle of the pipe bend 3 because there are the largest deviations wall thicknesses on the inner arc and on the outer arc.

Поперечные сечения в местах, отмеченных на фиг.2, которые получились бы при способе индукционной гибки по уровню техники, изображены на фиг.3. Соответственно этому поперечное сечение только в области A-A, то есть у конечной касательной 4 на недеформированной применяемой трубе 1, еще круглое. Вследствие процесса деформации в качестве поперечного сечения B-B в середине колена 3 получается так называемая стоящая овальность, которая одновременно приводит к тому, что в области C-C, то есть на переходе к начальной касательной 2, имеется лежащая овальность.Cross sections at the locations marked in FIG. 2, which would have been obtained with the prior art induction bending method, are shown in FIG. 3. Accordingly, the cross-section only in the region A-A, that is, for the final tangent 4 on the undeformed pipe 1, is still round. Due to the deformation process, the so-called standing ovality is obtained as the cross section B-B in the middle of the knee 3, which simultaneously leads to the fact that in the C-C region, that is, at the transition to the initial tangent 2, there is a lying ovality.

При применении предлагаемого изобретением способа индукционной гибки, в отличие от этого, для всех трех поперечных сечений A-A, B-B и C-C получаются круглые формы, как изображено на фиг.4.When applying the method of induction bending according to the invention, in contrast, for all three cross-sections A-A, B-B and C-C, round shapes are obtained, as shown in FIG. 4.

На фиг.5 на чертеже другого поперечного сечения в плоскости B-B показаны различные распределения толщин стенки на колене 3 трубы. На внутренней дуге 3.2 трубы толщина стенки значительно больше, чем на наружной дуге 3.1 трубы. Вертикальная ось 3.3, которая характеризует нейтральную зону, лежит не в центре поперечного сечения трубы, а в соответствии с изобретением сдвинута в направлении наружной дуги 3.1 трубы. Это достигается, например, при следующем, в соответствии с изобретением асимметричном распределении температуры в зоне деформации:5, in a drawing of another cross section in the plane B-B, various distributions of wall thicknesses on pipe elbow 3 are shown. On the inner arc 3.2 of the pipe, the wall thickness is much larger than on the outer arc 3.1 of the pipe. The vertical axis 3.3, which characterizes the neutral zone, lies not in the center of the cross section of the pipe, but in accordance with the invention is shifted in the direction of the outer arc 3.1 of the pipe. This is achieved, for example, with the following, in accordance with the invention, asymmetric temperature distribution in the deformation zone:

Наружная сторона 3.1 дуги: 850°COutside 3.1 arc: 850 ° C

Внутренняя сторона 3.2 дуги: 1000°CInner side 3.2 of arc: 1000 ° C

Путь перестановки индуктора в этом месте составляет только примерно 10 мм внецентренно. Этот небольшой по сравнению с прочими геометрическими размерами путь перестановки уже достаточен для достижения эффектов изобретения.The permutation path of the inductor at this point is only about 10 mm eccentrically. This small in comparison with other geometric dimensions, the permutation path is already sufficient to achieve the effects of the invention.

На фиг.6 показано распределение толщин стенки в горизонтальном поперечном сечении колена 3 трубы. Штрихпунктирная линия в середине представляет собой среднюю ось 2 трубы. Параллельно ей проходит нейтральная зона 3.3. Штриховые линии в области внутренней дуги 3.2 трубы и наружной дуги 3.1 трубы изображают толщины стенки у недеформированной трубы 1. Сплошные линии показывают устанавливающиеся толщины стенки после выполнения деформации методом гибки. Здесь также отклонения изображены преувеличенными.Figure 6 shows the distribution of wall thicknesses in a horizontal cross section of a pipe elbow 3. The dash-dot line in the middle represents the middle axis 2 of the pipe. In parallel, neutral zone 3.3 passes through it. The dashed lines in the region of the inner arc 3.2 of the pipe and the outer arc 3.1 of the pipe represent the wall thicknesses of the undeformed pipe 1. The solid lines show the established wall thicknesses after deformation by the bending method. Here, deviations are also exaggerated.

Ниже излагаются примеры распределения толщины стенки у применяемой трубы, имеющей номинальную толщину стенки 10 мм:The following are examples of the distribution of wall thickness of an applied pipe having a nominal wall thickness of 10 mm:

a) Деформация методом индукционной гибки по уровню техники: a) Deformation by induction bending according to the prior art:

наружная сторона 3.1 дуги: 7,5 мм (-25%)outer side 3.1 of the arc: 7.5 mm (-25%)

внутренняя сторона 3.2 дуги: 15,0 мм (+50%)inner side 3.2 arcs: 15.0 mm (+ 50%)

изменение внутреннего диаметра трубы (сужение): -1,25 ммchange in the inner diameter of the pipe (narrowing): -1.25 mm

b) Деформация методом индукционной гибки в соответствии с изобретением:b) Deformation by induction bending in accordance with the invention:

благодаря соответственно адаптированным температурам может достигаться смещение нейтральной зоны 3.3 внутрь или наружу. Как правило, при предлагаемом изобретением способе стремятся к смещению наружу, чтобы вдвое уменьшить утонение:due to suitably adapted temperatures, a neutral zone 3.3 shift inward or outward can be achieved. As a rule, with the method of the invention, they tend to move outward in order to halve the thinning:

наружная сторона 3.1 дуги: 8,75 мм (-12,5%)outer side 3.1 of the arc: 8.75 mm (-12.5%)

внутренняя сторона 3.2 дуги: 17,50 мм (+75%)inner side 3.2 of the arc: 17.50 mm (+ 75%)

изменение внутреннего диаметра трубы (сужение): прибл. -3,125 ммchange in the inner diameter of the pipe (narrowing): approx. 3.125 mm

Таким образом, утонение наружной стороны 3.1 дуги уменьшено наполовину. Правда, одновременное увеличение толщины стенки на внутренней стороне 3.2 дуги приводит к небольшому уменьшению внутреннего диаметра. Получающееся в результате этого сокращение поперечного сечения трубы в свету примерно на 2 мм пренебрежимо мало ввиду большого диаметра применяемых труб.Thus, the thinning of the outer side 3.1 of the arc is reduced by half. True, a simultaneous increase in the wall thickness on the inner side 3.2 of the arc leads to a slight decrease in the inner diameter. The resulting reduction in pipe cross section in the light by about 2 mm is negligible due to the large diameter of the pipes used.

Claims

1. The method of induction bending of the pipe (1) for power plants and pipelines, pressure-resistant, including

- horizontal arrangement of the raw pipe (1);

- feeding the pipe (1) and passing its front pipe section through an annular inductor (20) of an electric induction assembly configured to laterally displace the pipe (1);

- clamping the front portion of the pipe in a bending clamp (31) located on the bending arm (30), which is rotatable around the vertical axis of rotation (32) located on the side of the pipe (1);

- supplying current to the induction unit for heating the pipe section;

- bending the elbow (3) of the pipe by turning the bending lever (30) with a longitudinal feed of the pipe (1);

characterized in that

- before entering the inductor (20), the pipe (1) is crimped in the vertical direction in the press unit (50) to obtain its cross section in the form of a lying oval and fed into the inductor in the horizontal direction and with the long axis of the ellipse in the bending plane, and

set the temperature profile of the knee by means of the indicated transverse displacement of the inductor (20) relative to the pipe (1) with a lower temperature on the outside (3.1) of the knee arc and with a higher temperature on the inside (3.2) of the knee arc.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pipe (1) is crimped during its continuous longitudinal feed.

3. The method according to claim 2, characterized in that the pipe (1) is continuously crimped during its longitudinal feed with an increasing degree of compression at the beginning of its bend to the middle and with a decreasing degree of compression from the middle to the end of the bend.

4. The method according to claim 1, characterized in that the temperature profile is set by increased local energy supply on one side (3.1, 3.2) of the arc.

5. The method according to claim 4, characterized in that the distance from the inductor (20) to the inner side (3.2) of the arc is reduced and at the same time on the outside (3.1) of the arc increase, and the absolute temperature level is controlled by adapting the electric current that flows to inductor (20).

6. The method according to claim 1, characterized in that the temperature profile is set by increased local energy removal on one side (3.1, 3.2) of the arc.

7. The method according to claim 6, characterized in that the temperature on the inner side (3.2) of the arc is reduced by means of a cooling device, and the absolute temperature level is controlled by adapting the electric current that flows in the inductor (20).

8. Device (100) for induction bending of pipes for power plants and main pipelines, pressure-resistant, containing

- bed (10) for horizontal arrangement of the raw pipe (1);

- a holding device (11) for securing the pipe, made with the possibility of movement relative to the feed;

- an electric induction assembly having an annular inductor (20) for heating a portion of the pipe, configured to bias across the feed direction;

- a bending lever (30) made with the possibility of rotation around a vertical axis (32) of rotation, having a bending clamp (31) for clamping the pipe (1),

- a permutation device for rearranging the distance between the axis of rotation (32) and the bending lock (31);

characterized in that it is provided

- located in front of the inductor (20) in the feed direction of the pipe by a press unit (50), which has at least one punch (52) configured to act on the pipe (1) in the vertical direction and a counter support (53); and

- an adjusting device for adjusting the electric power of the induction unit depending on the transverse shift of the inductor (20), or vice versa.

9. The device according to claim 8, characterized in that the press unit (50) has at least two hydraulically driven punches acting on the pipe opposite to each other (52, 53).

10. The device according to claim 9, characterized in that the punch and counter support or, respectively, oppositely acting punches (52, 53) have at least one pressure roller (54, 55) in the form of a double cone or a hyperboloid of revolution.

11. The device according to claim 9, characterized in that the punch and counter support or, respectively, two punches (52, 53) are located at the top and bottom in a closed frame frame (51), containing at least one side guide on both sides thereof video (58, 59).