SU1456260A1

SU1456260A1 - Способ изготовлени сварных пр мошовных труб

Info

Publication number: SU1456260A1
Application number: SU874271435A
Authority: SU
Inventors: Иван Николаевич Потапов; Виктор Андреевич Рымов; Сергей Владимирович Самусев; Игорь Александрович Пчелинцев; Владимир Васильевич Горбунов; Михаил Захарович Локшин; Наум Львович Годин; Анатолий Константинович Гаврилов; Римма Васильевна Александрова
Original assignee: Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1989-02-07

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных пр мошовных труб преимуществейно малого и среднего диаметров. Цель изобретени - повышение производительности процесса и качества труб. При формовке в клет х с открытым калибром в зоне А заготовку изгибaюt в продольном направлении выпуклостью на дно, на участке формовки В в клет х с закрытым профилем и участке сварки D изгиб заготовки осуществл ют выпуклостью на кромки. Зону С максимальной стрелы изгиба заготовки . смещают от начала зоны сварки в направлении движени трубы. Заданна схема деформации и уравнени кривых, описывакмцих траекторию движени центрального волокна, заготовки,обеспечивают создание в зоне сварки и охлаждени шва сжимающих кромки напр жений , исключающих по вление трещин сварного соединени . Последнее позвол ет TaiuKe повысить скорость сваркч ки трубы КЗ нержавеющих сталей и сплавов. 1 ил. г (Л

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и Может быть использовано при производстве сварных прямошовных труб любого сортамента^ и различных видов сварки, но наиболее эффективно при производстве сварных труб малого и среднего сортамента.

Целью изобретения является повышение производительности процесса за счет увеличения зоны, безопасной по раскрытию сварного шва, при одновременном повышении качества труб, путем ликвидации образования продольных и поперечных трещин сварного шва.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

На схеме обозначены: А - участок открытого профиля; В - участок закрытого профиля; D - участок изгиба трубной заготовки выпуклостью в сторону ее кромок в процессе сварки и после нее; Е - участок правки трубной заготовки с ее калибровкой; К смещение максимальной стрелы прогиба трубной заготовки от начала сварки в сторону калибровки; С - величина максимальной стрелы прогиба.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную полосу формуют в трубную заготовку с получением на ней участков открытого А и закрытого В профиля, в ряде последовательно расположенных калибров (не показаны). Затем : кромки трубной заготовки сваривают и калибруют ее по диаметру. При этом в процессе сварки и после нее трубную заготовку подвергают продольному изгибу выпуклостью в сторону кромок (участок D) и правят с выпрямлением продольного изгиба, осуществляя, одновременно калибровку по диаметру (участок Е), а при формовке заготовку дополнительно изгибают. Причём на участке открытого профиля А ее изгибают выпуклостью в сторону дна, а на участке закрытого профиля В выпуклостью в сторону кромок. Зону максимальной стрелы прогиба смещают от начала зоны сварки в сторону калибровки на величину К, равную (0,04 - 0,125) Z (суммы длин А и В). Изгиб трубной заготовки осуществляют таким образом, чтобы ее центральное волокно принйло форму кривой, описываемой от начала формовки до .

зоны максимальной стрелы прогиба, зависимостью ₅ Y = 0,5-С(1 - cos(~|)), а от максимальной стрелы прогиба до конца правки зависимостью _Y=0,₅._c(ltcos(.^g_i2)).

Для фиксации положения максимальной стрелы прогиба трубной заготовки за опорно-св.арочным узлом устанавливают дополнительный горизонтальный валок.

Изгиб трубной заготовки и заданная кривая изгиба ее центрального волокна осуществляются расчетным подъемом или опусканием каждого последующего калибра формующего инструмента, опорно-сварочного узла, дополнительного горизонтального валка и калибрующего инструмента.

Введение дополнительного продольного изгиба при формовке трубной заготовки на участке открытого профиля выпуклостью в сторону дна, а на участке закрытого профиля выпуклостью в сторону кромок, совместно с изгибом сваренной трубной заготовки выпуклостью ,в сторону кромок позволяет создать такое напряженно-деформированное состояние в ней, что на части длины заготовки полностью устраняется ее распружинивание, т.е, на этой части образуется зона спружинивания трубной заготовки от ее продольного изгиба. Причем сечение трубной заготовки, в которой она имеет максимальную стрелу прогиба, делит эту зону спружинивания пополам.

В зоне спружинивания трубной заготовки от ее продольного изгиба исключается разрыв сплошности сварного шва или образование продольных и поперечных трещин в нем при сколь угодно низких прочностных характеристиках нагретого металла сварного .·. шва.

Смещая максимально стрелу прогиба трубной заготовки в сторону калибровки от начала сварки, смещают зону спружинивания трубной заготовки .от ее продольного изгиба в сторону калибровки. Смещение зоны спружинивания от продольного изгиба в сторону калибровки производят таким образом, чтобы она располагалась сразу за зоной сжатия кромок трубной заготовки от внешних сил (опорно-сварочного узла) или чтобы осуществлялось частичное перекрытие этих зон. Такое зонах, прилегающих к точкам перегиба до тех пор, пока напряжения „на кром· ках и в сварном шве уменьшились до смещение приводит к увеличению длины допустимой величины, что гарантирует зоны, безопасной по раскрытию сварно- получение качественно сформованной и го шва. Увеличение длины зоны, без- сваренной трубы. Кроме того, матемаопасной по раскрытию-сварного шва, тическое моделирование очага формовпозволяет горячему сварному шву боль- ки показало, что для монотонного рас шее время находиться без растягиваю- пределения растягивающих и сжимающих щих напряжений, вызываемых распружиниванием трубной заготовки, остыть до оптимальной температуры и, следовательно, повысить свои прочностные характеристики. А это позволяет устранить существующие дефекты образо напряжений в трубной заготовке на участке от начала очага формовки до максимальной стрелы прогиба значение кривизны центрального волокна труб15 ной заготовки должно быть наибольшим и равным по абсолютной величине по вания продольных и поперечных трещин в сварном шве, увеличить выход годного и повысить скорость сварки.

Как показали экспериментальные исследования, проводимые на ТЭСА 10-60 и 20-102 для, труб из стали марки 12Х18Н10Т, оптимальная величина смещения максимальной стрелы прогиба трубной заготовки от начала сварки составляет 0,04-0,125 от суммарной длины участков открытого и закрытого профиля.

Математические зависимости продольного изгиба центрального волокна трубной заготовки определены теоретически на основании анализа ее напряженно-деформированного состояния с различными кривыми изгиба центрального волокна. Критериями оптимизации продольного изгиба центрального волокна трубной заготовки были получение в ней максимально возможной протяженности зоны спружинивания при одновременной монотонной регулировке напряжений в трубной заготовке.

Оптимизацию производили путем математического моделирования очага формовки на ЭВМ методом конечного элемента. Первоначально задавали из-, гиб центрального волокна трубной заготовки по ломаной линии с координатами точек перегиба: Х=0, Υ=0, Χ=Ζ+Κ, Y=C, X=L, Y=0. При этом в этих точках кривизна изгиба центрального волокна трубной заготовки равна бесконечное/ ти. Такой изгиб трубной заготовки· приводит к недопустимым локальным напряжениям в ней для точек перегиба и, следовательно, к возникновению гофров и трещин сварного шва. Далее постепенно уменьшали кривизну изгиба центрального волокна трубной заготовки в точках перегиба и увеличивали в краям участка и должно монотонно уменьшаться до нулевого значения в центре участка. Аналогичное условие должно выполняться на участке от.максимальной стрелы прогиба до конца правки. Дальнейшее уменьшение напряжений трубной заготовки путем уменьшения кривизны изгиба ее центрального волокна не улучшает качество труб, а приводит к уменьшению протяженности зоны спружинивания трубной заготовки,и, следовательно, к ограничению производительности процесса, Таким образом, были получены координаты точек оптимального изгиба центрального волокна по длине L. Эти точки с достаточной степенью точности аппроксимируются на участке от начала формовки до максимальной стрелы прогиба зависимостью

Υ = 0,5 >С( 1-cos (—) ) , а от максимальной стрелы прогиба до конца правки - зависимостью ^,₅.с[,.еозр^4.

Верность теоретических выкладок проверялась экспериментально на ТЭСА 10-60 и 20-102, Проведенные опыты подтвердили, что продольный изгиб трубной заготовки по приведенным математическим зависимостям позволяет монотонно регулировать растягивающие и сжимающие напряжения в трубной заготовке, что гарантирует ее как от образования гофров (волн на кромках) на участке формовки, так и от образования горячих продольных и поперечных трещин в зоне шва, на участке изгиба и участке правки.

Кроме того, такой продольный изгиб трубной заготовки так перераспре5 дйляет изгибающий момент в ней, что достигается максимальная величина протяженности зоны спружинивания трубной заготовки по отношению к другим выпукло-вогнутым одном и том же значении .нфй стрелы прогиба.

Оптимальная величина стрелы прогиба трубной заготовки определялась экспериментально и составляет 0,17-0,33 величины диаметра сваренной трубной заготовки. Причем трубным заготовкам ние диаметра к стенке м пЬогиба

Щ1М больший диаметр и большее отношение диаметра к стенке з

кривым при максимальмаксимальной , имеющим отноше, соответствуют гньшие значения максимальной стрелы , а трубным заготовкам, имею, -- большие качения.

Пример, 1. При производстве :рямошовных электросварных труб арэнно-дуговой сваркой из стали марки 2Х18Н10Т на ТЭСА Ю-бО^1,1 получали

П г

трубы диаметром d='22 мм со стенкой ,5 м.

Для этого ГЭСА сумма длин участов открытого и закрытого профиля =3180 мм, расстояние от начала фор10

Ъ ковки до конца калибровки L=4940 мм. Величина смещения максимальной стрелы прогиба волокна трубной заготовки ст начала зоны сварки K=0,04-Z = =0,04<3180=127 мм, величина максимальной стрелы прогиба центрального Цолокна трубной заготовки C=0,2‘d= 0,2*22=4,4 мм.Текущие горизонтальные координаты сечений калибров взяты из Технической характеристики стана. Горизонтальная координата дополнительного горизонтального валка равна сумме горизонтальной координаты сечения опорно-сварочного узла и величины К. Вертикальные текущие координаты нижней точки сечений калибров рассчитаны по приведенным математическим зависимостям, Применение предлагаемого способа позволило повысить скорость сварки на 44% и увеличить выход годного от 94% до 98%.

II р и м е р 2. При производстве прямошовных электросварных труб из стали марки 12Х18НЮТ на ТЭСА **20102 методом аргонно-дуговой сварки получали трубы диаметром d=75 мм со стенкой 1 мм.

мовки до конца калибровки L=8880 мм. Величина смещения максимальной стрелы прогиба центрального волокна.трубной заготовки от начала зоны сварки К=0,125, Z=O,125, 5960=745 мм, величина максимальной стрелы прогиба центрального волокна трубной заготовки С=0,33. d=0,33.75=25 мм. Текущие горизонтальные координаты сечений калибров взяты из технической, характеристики стана. Горизонтальная координата дополнительного горизонтального валка равна сумме горизонтальной координаты сечения опорно-сварочного узла и величины К. Вертикальные текущие координаты нижней точки сечений калибров рассчитаны по приведенным математическим зависимостям. Применение предлагаемого способа позволило повысить скорость сварки на 38% и увеличить выход годного ..от 93% до 97%.

Применение предлагаемого способа при производстве труб из трудно-деформируемых сплавов позволяет повысить скорость сварки на 38т50% и увеличить выход годного от 93-94% до 97-98%, Это обеспечивает повышение производительности агрегатов ..на 4456% и позволяет полностью устранить образование продольных и поперечных трещин сварного шва.

Claims

Способ изготовления сварных прямошовных тру,б, включающий формовку полосы в трубную заготовку с получением на ней участков открытого и закрытого профиля в ряде последовательно расположенных калибров, сварку кромок сформованной заготовки, ее продольный изгиб, последующую правку с выпрямлением продольного изгиба · трубной заготовки и ее калибровкой, .отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, и улучшения качества труб, трубную ‘заготовку при формовке на участке закрытого профиля изгибают в продольном направлении выпуклостью в сторону ее кромок, зону максимальной стрелы прогиба трубной заготовки смещают от начала зоны сварки в·направлении калибровки на величину, составляющую 0,04 - 0,125 от суммы длин

Для этого ТЭСА сумма длин участков открытого и закрытого профиля Z = =5960 мм, расстояние от начала фор- .

участков открытого и закрытого профиля, изгиб осуществляют по кривой, проходящей через центральное волокно

7 1456260 заготовки и выраженной на участке от начала формовки до зоны максимальной стрелы прогиба зависимостью

Y*=0,5-C(1-cps(“^) , ⁵ а на участке от зоны максимальной стрелы прогиба до конца правки зависимостью

10 Y=0,5-C(l4cos-(-^=^g^), где Χ,Υ - соответственно текущие горизонтальные и вертикальные координаты центрального 15 волокна трубной заготовки;