SU1696037A1

SU1696037A1 - Способ изготовлени многослойных сварных труб

Info

Publication number: SU1696037A1
Application number: SU894678000A
Authority: SU
Inventors: Валерий Федорович Кокшаров
Original assignee: В. Ф. Кокшаров
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1991-12-07

Abstract

Изобретение касаетс изготовлени труб специальной конструкции и может быть использовано при производстве труб дл строительства мощных магистральных газопповодов. Цель изобретени - получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовлени . При изготов лении труб заданного диаметра из полосы с заданной шириной и серповидностью дл устранени погрешностей варьируют шаг навивки. При использовании навивки труб одновременно из нескольких полос в качестве последних примен ют материалы с различными пластично-прочностными свойствами , 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к области изготовлени труб специальной конструкции и может быть использовано при производстве труб дл строительства мощных магистральных газопроводов.

Целью изобретени вл етс получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовлени .

Сущность изобретени -заключаетс в том, что при использовании полосы с заданной серповидностью (радиусом кривизны по ширине) геометрические параметры определ ют из установленного оптимального . соотношени , а дл компенсации погрешностей изготовлени используют шаг навивки полосы.

На фиг. 1 представлена схема сворачивани трубы; на фиг. 2 - изделие, общий вид; на фиг. 3 - схема дл определени геометт рических параметров,

Соотношени между геометрическими параметрами полосы и трубы определ ютс

из развертки одного витка трубы (фиг. 3), который представл ет собой усеченный конус с основани ми, размещенными на шаг навивки.

Развертка одного витка - это кольцевой сектор, дуги которого ограничены одинаковым центральным углом, Разница радиусов сектора равна ширине полосы В. На основании равенства углов имеет место равенство отношений длины дуги к радиусу. Размеры дуг равны длинам окружностей наружного DH и внутреннего DB диаметров трубы в отношении к косинусу углов подъема наружной и внутренней спирали. Отношение имеет вид

лРн Рв

R + B R

После сокращений и преобразований

Рн -Da R +В -R или

2дп В DB R

таким образом

DB 2 R д n/В или D8 2 R 5/t, где R - радиус серповидности полосы,

(5 n - толщина стенки многослойной трубы;

t В/п - шаг навивки спирали.

Необходимую точность диаметра трубы получают из полосы, изготовленной по самым низким квалитетам точности за счет коррекции шага навивки. Величина коррекции вычисл етс по сумме частых дифференциалов всех параметров трубы и полосы и их предельных значений отклонений.

Спиральный сварочный шов в предлагаемой трубе нагрузку от кольцевых напр жений не воспринимает, так как усилие направлено вдоль шва.

Снижение требований к сварочному шву, более проста технологи сварки на- хлесточного шва по сравнению со стыковым , устранение нескольких операций при подготовке полосы перед ее сворачиванием , низкие требовани к ее геометрическим параметрам позвол ют значительно снизить трудоемкость изготовлени трубы.

Основной причиной разрушени труб вл етс низка пластичность и в зкость зоны термического вли ни сварочных соединений в сочетании с концентрацией напр жений , вызванных формой усилени сварочного шва и неточностью сборки кромок полосы под сварку. Отсутствие указан- ных факторов при изготовлении по предлагаемому способу значительно увеличивает прочность.

Нагрузка от осевых напр жений направлена нормально к сварочному шву и часть ее компенсируетс силами трени между сло ми трубы. Дл полной компенсации осевой нагрузки и устранени осевых напр жений со спирального сварочного шва ширину полосы выбирают по следую- щему соотношению: (1 ),

где f - коэффициент трени между сло ми трубы.

Приведенное соотношение вычисл ет- с из услови превышени силами трени между сло ми осевых напр жений, Дл повышени производительности по предлагаемому способу с использованием всех преимуществ непрерывной технологии трубу сворачивают одновременно из нескольких полос, на число которых увеличивают шаг навивки и радиус серповидности полосы , при этом во столько же раз увеличиваетс производительность. Использу общий принцип направленного изменени свойств материалов путем составлени композиций , можно улучшить экплуатационные свойства трубы за счет сворачивани ее из полос с различными пластично-прочностными свойствами, т.е. получить стенку трубы, армированную сло ми с разными значени ми в зкости и временным сопротивлением разрыву (фиг. 2).

Дл осуществлени способа необходимо по требуемому диаметру трубы и допу- стимому давлению определить параметры стальной полосы.

Пример. При определении параметров полосы дл изготовлени по предлагаемому способу трубы диаметром D 1000 мм на давление Р 10 МПа из стали с допускаемым напр жением ст 250 МПа в начале из услови прочности трубы определ етс то - щина ее стенки:

5 n DP/2 7 20 мм.

Толщину полосы выбирают из первого р да предпочтительных чисел и принимают д 4 мм, тогда число слоев n 5.

Ширину полосы определ ют по приведенному соотношению при значени х козф- фициента трени f 0,2, тогда мм. Ширину полосы выбирают также из первого р да предпочтительных чисел и принимают В 1000 мм. Затем по приведенному соотношению определ ют радиус кривизны по- лосы:

R DB/2 бп 25000 мм. Таким образом определ ют номинальные геометрические параметры полосы (R 25000 мм; В 1000 мм; 6 4 мм) дл изготовлени п тислойной трубы-диаметром D 1000мм.

Далее дл каждого параметра предельные отклонени размеров экономически целесообразно установить на основе специ- альных классов точности предельных отклонений , указанных в документе Ст СЭВ 302- 76. По таблицам названного документа определ ют предельные отклонени каждого размера:

мм, ДО -0,9 мм д 4 мм,Ad -0,12 мм

В 1000 мм, ДВ - 9,0мм R 25000 мм, AR -1000MM Шаг навивки полосы определ етс из соот- ношени t В/п 200 мм.

Теперь необходимо определить, в каких пределах будет измен тьс шаг навивки пр использовании его в качестве подвижного компенсатора погрешностей дл достиже- ни требуемой точности диаметра трубы. Дл этого с помощью полного дефференци- ала определ ют предельное отклонение числа слоев навивки An: n DB/2Rd,

олный дифференциал

В dD +

Л п d п DB

D

2R2a

dR 2R (5 D В

2Rd

d В 2R62

dd10 3d Bподставл ем значени и вычисл ем dn 5-10 3dD + -2 10 4dR-1, -4,95 102 + 0,35.

SS -0,05

n 5

4-0,5

-0,05

Так как из услови прочности число слоев трубы не должно быть меньше 5, принимаем дл Л п только положительное отклонение.

Полный дифференциал дл шага навивки

At dt JLd BB

2

dn.

Подставл ем значение и вычисл ем

d t 0,2 d В - 40 d n - 15,8, т.е. At - 15,8 мм.

Таким образом, изменение шага навив- ки в пределах от 184,2 до 200 мм компенсируют погрешности всей размерной цепи и достигают требуемой точности диаметра трубы.

Затем рассчитываетс шаг навивки дл конкретных текущих отклонений, которые установлены следующими: A D - 0,45 мм, - 0,6 мм, А В - 4,5 мм, Д R - 500 мм, по полному дифференциалу вычисл ют отклонение числа слоев навивки An 0,15025, отклонение шага навивки At - 6,91 и шаг навивки t 193,09 мм.

По вычисленному шагу контролируют

2 R 5 диаметр трубы D - 999,84 мм.

Возможность реализации способа на современных промышленных спиралешов- ных станах по упрощенной технологии, т.е.

0

5

0

5

без обрезки боковых кромок полосы и под- го говки их под сварку, позвол ет.снизить энергоемкость и трудозатраты за счет упрощени способа сварки и уменьшени массы металла сварочного шва в 3 раза по сравнению с пр мошовными и более чем в 6 раз по сравнению со спиралешовными однослойными трубами тех же параметров.

Claims

Кроме того, при использовании способа обеспечиваетс снижение затрат за счет более низких требований к точности геометрических параметров рулонированной полосы и повышение прочности путем сн ти со спирального шва рабочих напр жений. Формула изобретени 1. Способ изготовлени многослойных сварныхдр.уб, при котором трубу сворачивают внахлест по винтовой спирали из полосы с непрерывным радиусом кривизны по ширине , отличающийс тем, что, с целью получени заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижени трудо- емкости изготовлени , геометрические параметры полосы назначают из соотношени

D

В

где D - диаметр трубы, мм;

R - радиус кривизны полосы, мм;

д - толщина полосы, мм;

п - число слоев трубы;

В - ширина полосы, мм, а шаг навивки t назначают равным t В/п и используют в качестве компенсатора погрешностей геометрических параметров полосы .

. .
2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что, с целью устранени осевых напр жений со спирального шва, ширину полосы назначают из соотношени В 0,125 D/f (1 - - ), где f - коэффициент трени между сло ми трубы.

Ыг