ТЕХНОЛОГИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕЧНОЙ СВАРКИ ТРУБ. Горячекатаный штрипс в рулонах

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Трубы  >>>

  

 

Производство труб


Раздел: Производство

   

3. ТЕХНОЛОГИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕЧНОЙ СВАРКИ ТРУБ

  

Исходным материалом для изготовления труб печной сваркой служит горячекатаный штрипс в рулонах массой 1300—4500 кг и длиной 100—300 м.

Ширину штрипса выбирают из условий оптимального относительного обжатия по диаметру ed2 в сварочном калибре.

В настоящее время применяют штрипс с катаными и с резаными кромками. Последние получают путем продольной резки (роспуска) листа шириной 1000 — 1700 мм. Раньше применяли штрипс трапецеидального поперечного сечения ( 136,а). Проведенными исследованиями было показано, что при нагреве его острые кромки интенсивно окисляются. В результате первоначальная форма кромок изменяется, приближаясь к форме катаных ( 136,6). Поэтому в дальнейшем перешли на штрипс прямоугольной формы с катаными кромками (закругленные углы). При нагреве штрипса с резаными (острыми) кромками также происходит интенсивное окисление углов кромок, в результате их форма приближается к катаной.

Исходная ширина и толщина штрипса зависят от того, имеется ли в составе агрегата редукционный стан. Если редукционный стан отсутствует (агрегаты старой конструкции), то толщину штрипса обычно принимают равной толщине стенки готовой трубы. Ширина штрипса в этом случае зависит от обжатия в клетях формовочно- сварочного стана и на калибровочном стане.

Установка редукционного стана принципиально меняет подход к определению размеров штрипса. В этом случае из штрипса одного размера получают готовые трубы нескольких диаметров. Это дает возможность унифицировать сечение штрипсов. Для сравнения в  22 приведены размеры штрипса для производства труб на агрегатах, не имеющих редукционного стана (старой конструкции) и с редукционным станом (новой конструкции).

Заготовку для сварных труб изготовляют из низкоуглеродистых мартеновской и бессемеровской сталей. Основным дефектом при сварке и прокатке сварных труб из резаных штрипсов является вскрытие расслоя из-за значительной химической неоднородности слитка. В настоящее время для получения штрипса с резаными кромками применяют полуспокойные стали марок Ст.2пс и Ст.Зпс, г/также химически закупоренную сталь марки МСт.2 с содержанием марганца 0,30—0,60%.

Условия нагрева штрипса оказывают большое влияние на качество сварки. Основная особенность нагрева штрипса при непрерывной печной сварке — неравномерное распределение температуры по сечению. Кромки штрипса нагревают до температуры, которая значительно выше, чем температура его середины, благодаря чему можно создавать более высокое давление в сварочном калибре и тем самым повысить качество сварки. Более низкая температура в средней части способствует также сохранению прочности штрипса, достаточной для того, чтобы он выдержал усилие растяжения, которому подвергается при транспортировке через печь.

Температура середины штрипса по выходе его из печи составляет 1280—1320 °С, а температура кромок на 40—80 °С выше. Производительность печи колеблется в пределах 30—60 т!ч. Для обеспечения высокой производительности стана штрипсы нагревают за небольшой промежуток времени (20—50 сек). При этом соответственно увеличивается скорость нагрева, что достигается высокой температурой газов: у свода печи 1300—1500 а непосредственно у штрипса 1500—1700 °С.

При движении штрипса через печь могут происходить его обрывы. Как правило, обрывы происходят в зоне максимального нагрева или у первой пары Балков-формовочно-сварочного стана. Причинами обрыва могут быть: пережог штрипса; некачественный стык концов штрипсов; местные дефекты штрипса (расслой, закаты, включения, надрезы и т. п.); резкое увеличение скорости прокатки.

Для восстановления нормального процесса производства необходимо освободить печь от оборванного штрипса и заправить ее снова. После этого у переднего конца штрипса обрезают передвижными ножницами углы и приваривают к нему на стыкосварочной машине «иглу» (длинный стержень). Задающим механизмом иглу проталкивают через печи. Дальнейшее перемещение иглы и штрипса осуществляется канатной лебедкой. После прохождения через формовочно-сварочный стан летучие ножницы отрезают иглу от штрипса и стан переходит на непрерывный режим работы .

Для улучшения качества сварки целесообразно иметь больший перепад температуры между кромками и серединой штрипса. Это можно достигнуть путем применения острофакельных горелок и увеличения скорости нагрева, т. е. созданием возрастающего режима нагрева (от входа и выхода). Однако это приводит к значительному сокращению срока службы огнеупоров. В настоящее время в нагревательных печах применяют равномерный режим нагрева (расход газа по зонам примерно одинаков: 900—800 м31ч) и поддерживают в них нейтральную атмосферу, что обеспечивает более качественную сварку ( 137).

После нагрева штрипса в печи дальнейшее повышение температуры его кромок (на 50—80 °С) достигается окислением металла

путем обдувки воздухом под давлением. Чтобы создать необходимую сварочную температуру, кромки штрипса обдувают дважды: непосредственно у окна выдачи из печи с давлением около 1 н/см2 (0,1 am) и перед сжатием кромок в сварочных валках с давлением в пределах 9,8—29,4 н/см2 (1—3 am) в зависимости от диаметра свариваемых труб.

Согласно Ю. М. Матвееву, качество сварки во многом зависит от режима вторичной обдувки кромок. При обдувке с давлением 4,9 н/см2 (0,5 am) отмечается резкое ухудшение сварки, так как струя воздуха не в состоянии сбить окалину, а окисление кромок продолжает происходить. При очень сильном давлении воздуха — свыше 39 н/см2 (4 am)— происходит интенсивное окисление и

Рис 138. Канавка непровара на внутренней поверхности трубы

местный перегрев металла. Сильная струя воздуха, сбивая окалину, вновь взаимодействует с металлом и шов загрязняется окалиной, значительно снижающей механические и технологические свойства труб. Оптимальное давление воздуха должно быть 19,6— 29,4 н/см2 (2—3 am).

Шов на трубах непрерывной печной сварки имеет вид продольного углубления на внутренней поверхности ( 138). На наружной поверхности углубление встречается реже. Углубление является следствием непровара кромок штрипса по высоте и имеет размеры: ширину от 0,2 до 1,5 мм и по глубине от 0,3 до 0,5 мм. Продолжением непровара является включение окалины, которая может располагаться на глубину до 0,3 мм. Суммарную степень непровара (сумма глубин наружной и внутренней канавок и плюс сумма длин включений окалины) оценивают в процентах от номинальной толщины стенки трубы. Практически степень непровара колеблется в пределах от 2 до 30%.

Редуцирование труб значительно уменьшает степень непровара и тем самым повышает прочность сварных труб. При редуцировании не уменьшается лишь количество включений окалины в шве, зависящее от режима обдувки ( 140).

Степень непровара (глубина канавки) в основном зависит от величины деформации кромок штрипса за время их сварки. Местная деформация кромок зависит от неравномерности нагрева штрипса по ширине. Чем больше неравномерность нагрева, тем большее давление можно создать на кромках. При определенных условиях (значительная неравномерность нагрева) на трубах печной сварки возможно появление внутреннего грата: при значительной местной деформации кромок избыточный металл выдавливается, образуя грат. Однако на практике можно достичь этого только искусственным путем.

При повышении температуры сварки прочность шва увеличивается только до определенной предельной температуры, зависящей от состава стали. При превышении этой температуры начинается частичное расплавление более легкоплавких структурных составляющих стали, что делает невозможным сварку давлением без расплавления поверхности свариваемых кромок. Область температур печной сварки труб в стык, ограниченная условиями процесса (возможной неравномерностью нагрева, достигаемым сварочным давлением и состоянием кромок), значительно меньше области температур обычной сварки под давлением.

В остальных четырех клетях формовочно-сварочного стана происходит уменьшение диаметра трубы. Среднее обжатие трубы по диаметру в третьей-четвертой клетях составляет 5—10%. По выходе из последней клети стана труба имеет температуру примерно 1300 °С. Для ведения нормального процесса редуцирования с натяжением температура трубы должна быть не более 1100 °С, так как при более высокой температуре нельзя создать необходимое натяжение при редуцировании из-за низкой прочности трубы. Понижения температуры трубы перед редуцированием в течение 4—6 сек достигают при помощи охладительных камер, встроенных в рольганг.

Прокатка труб на редукционном стане осуществляется с натяжением. распределение относительного обжатия б и коэффициента пластического натяжения г по клетям станов. Работами Уральского научно-исследовательского трубного института и Челябинского трубопрокатного завода показано, что процесс редуцирования сварных труб успешно протекает при коэффициенте пластического натяжения г = 0,58 ~ 0,68. Это позволяет получать сварные трубы с утонением стенки до 15% против ГОСТ 3262—55 (см.  22). При редуцировании труб с натяжением достигается утонение исходной толщины штрипса на 15—25%.

Для получения трубы каждого диаметра необходимо определенное количество клетей редукционного стана. Это позволяет уменьшить парк валков, требующийся для производства труб всего сортамента стана.

После выхода трубы из редукционного стана происходит вторичное ускоренное охлаждение трубы в камерах с душирующими устройствами от 1050 до 850 °С. Вторичное охлаждение нужно для того, чтобы избежать значительного образования окалины после калибровки трубы. Скорость выхода трубы из калибровочного стана агрегата V2—2" равна 420 м/мин. После порезки на мерные длины трубы поступают на холодильник. На винтовой и наклонной секциях холодильника они охлаждаются на воздухе, а затем до 20—30 °С с помощью душирующих устройств. Далее трубы поступают на автоматические поточные линии отделки*— порезки на мерные длины и нарезки (накатки) резьбы на концах трубы. Часть труб проходит горячее цинкование. Водогазопроводные трубы подвергают технологическому испытанию на загиб и гидравлическому испытанию. Обычно водогазопроводные трубы испытывают на гидравлическое давление 2,45 Мн/м2 (25 кГ/см2).

Важнейшим условием получения высоких технико-экономических показателей для агрегата непрерывной печной сварки труб является производство крупных партий труб каждого размера с длительностью загрузки установки не менее 4—5 суток.

Для обеспечения безопаснойработы на стане непрерывной печной сварки труб наряду с общими правилами по технике безопасности необходимо, чтобы:

1)        стыкосварочная машина и пилы для резки труб были снабжены защитными экранами для предупреждения ожогов работающих разлетающимися искрами;

2)        яма петлеобразователя имела надежное ограждение. Подающее устройство должно иметь блокировку, исключающую возможность разрыва ленты;

3)        петлевые столы были огорожены предохранительными барьерами по низу на высоту не менее чем 300 мм\

4)        вентиляторы для подачи дутья в печь и воздуходувки, подающие воздух для обдувки кромок, были установлены в отдельном помещении для уменьшения шума в цехе;

5)        на формовочно-сварочном стане применялась водяная завеса как защита оператора от теплового излучения, а также для предупреждения разметания искр при обдувке кромок;

6)        пила резки труб имела ограждение, представляющее собой разборную металлоконструкцию с сетчатой крышкой. Входная дверь ограждения должна быть сблокирована с главным приводом летучей пилы так, чтобы при открывании двери пила автоматически останавливалась;

7)        приемные устройства холодильников исключали возможность вылета и перекоса труб во время передвижения к уборочному рольгангу.  

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Производство труб

 

Смотрите также:

 

Печная сварка труб. Станы для непрерывной печной сварки...

Как правило, исходным материалом для изготовления труб служит горячекатаный штрипс, поставляемый в рулонах. Но может быть и штрипс, получаемый продольным роспуском рулонов.

 

ТРУБНЫЙ ЦЕХ. Трубопрокатные цехи с горячей прокаткой...

Для труб диаметром до 500 мм применяется заготовка из полосовой стали (штрипса) в виде рулонов. Трубы диаметром более 500 мм изготовляются из отдельных горячекатаных листов или из рулонов полосовой стали спиральной сваркой.

 

СВАРКА ТРУБ. Процессы сварки труб

Горячекатаный штрипс 1 нагревают в печи до температуры 1280...
Далее рулон разматывают и подвергают правке на листоправильной машине. … ... прокатное), трубное и метизное производства, добычу, обогащение и окускование рудного сырья...

 

ШРИПСЫ. Штрипсы сортовые и листовые

Штрипсы для производства сварных труб выпускают почти исключительно в рулонах массой до 4~—5 т и только некоторую часть их — в виде полос длиной 5—6 м.