Производство труб

Раздел: Производство

Формовка трубной заготовки

Формовка листовой стали в трубную заготовку может осуществляться различными способами. Наиболее старым способом является формовка в трехвалковой гибочной машине. Схема формовки показана на  195.

Валки вращаются от электродвигателя через специальный редуктор. Верхний валок опускается и поднимается для создания необходимого зазора. Радиус гиба определяется установкой верхнего валка. Диаметр верхнего валка примерно в 1,5 раза больше диаметра нижнего валка. Для уменьшения прогиба нижних валков применяют систему опорных валков. В процессе формовки валки совершают реверсивное движение. По сравнению с другими способами формовки трубной заготовки этот способ наиболее прост, менее энергоемок, дает хорошее качество формовки, за исключением формовки крайних участков, которые получаются плоскими. Последний недостаток устраняется либо предварительной специальной подгибкой концов на прессе или на валковом стане, либо с помощью гибочной машины специальной конструкции, обеспечивающей формовку без плоских участков. Однако при строительстве новых установок этот способ не используется главным обра3ом из-за ограниченной длины (не более 6—8 м) получаемых труб.

В настоящее время для получения прямошовных труб широкое распространение получил способ формировки на прессах. Схема формовки показана на  196. На валковом стане происходит загибка кромок листа по радиусу, соответствующему радиусу готовой трубы. На прессе предварительной формовки листу придают U-образную форму. Далее на прессе окончательной формовки в закрытых штампах листу сообщают цилиндрическую форму. Такой способ позволяет изготовлять трубы длиной до 12 мм и диам. до 1220 мм.

Для производства труб диам. 1020 мм необходим лист шириной 3220 мм. Прокатка листа этой ширины требует создания специальных прокатных станов. Поэтому получение труб из листа такой ширины в целом является экономически невыгодным.

В нашей стране был разработан способ получения труб диам. 1020 и 1220 мм из двух более узких листов ( 197) путем формовки их на прессах.

Технология и краткая характеристика оборудования для производства дуговой сваркой труб с прямым швом

Трубы изготовляют из сталей (см.  20), имеющих следующие механические свойства: (не менее): предел текучести os = 392 -412 Мн/м2 (40—42 кГ/мм2), предел прочности оь = 549 -г 568 Мн/м2 (56—58 кГ/мм2), относительное удлинение б = 244-26% и ударную вязкость ak = 490 -s- 540 кн-м/м2 (5— 5,5 кГ-м/см2). На поверхности труб не допускаются трещины, плены, рванины и закаты. Незначительные забоины, вмятины, мелкие риски, следы зачистки и т. д. допускаются, если они не выводят толщину стенки труб за пределы установленных минусовых отклонений на листовую сталь.

Трубопровод на трассе подвергается значительным динамическим ударам из-за перепада давления. Поэтому особое внимание необходимо обращать на ударную вязкость исходной листовой стали.

Повышение прочностных характеристик стали для сварных труб позволяет уменьшить толщину стенки и тем самым повысить экономическую эффективность производства.

Технологический процесс изготовления прямошовных труб большого диаметра состоит из трех стадий: подготовки и формовки листа; сварки труб и их отделки ( 199).

Со склада металла пакет листов подают мостовым краном на стеляажи листоукладчика, расположенные по обеим сторонам приемного рольганга (такое расположение их позволяет во время работы одного стеллажа укладывать листы на другой стеллаж). Магниты кран-балки снимают со стеллажей из стопы по одному- листу и опускают его на ролики рольганга, которыми лист задается в девятивалковую правильную машину 1.

После правки лист поступает на транспортер первого кромко- строгального станка 2. Припуск на строжку по ширине листа установлен до 25 мм. На этом станке производят снятие припуска до 8 мм с каждой стороны листа и придают параллельность его продольным кромкам.

По выходе из первого кромкострогального станка лист транспортером передается во второй кромкострогальный станок, который снимает с каждой стороны листа по 4 мм припуска, придает ему точную ширину и скашивает продольные кромки под углом 45°; с нижней стороны листа! оставляется притупление на 4— 5 мм.

В случае необходимости обрезают передний и задний концы листов на гильотинных ножницах 3 с нижним резом, имеющих усилие 0,58 Мн (60 Т).

Затем лист поступает в дробеметную установку 4, где продольные кромки очищают от окалины на ширине около 70 мм одновременно с верхней и нижней сторон. Зачистка кромок производится струей чугунной дроби.

Далее лист задается рольгангом на трехклетевой валковый кромкогибочный стан 5. На этом стане совершается подгибка кромок листа по радиусу, близкому к радиусу готовой трубы (общий вид клети стана показан на  200).

Лист корытообразной формы двухленточным транспортером подается далее в гидравлический пресс 6 (см.  199) предварительной формовки усилием 4,9—19,6 Мн (500—2000 Г), в котором ему придается U-образная форма за один ход траверсы. Далее Ьт-образная заготовка рольгангом задается в пресс 7 (см.  199) усилием 58,8—168 Мн (6000—17 ООО Т) для окончательной формовки.

Общий вид отечественного пресса окончательной формовки с усилием 117 Мн (12 ООО Т) показан на  201. Чтобы получить заготовку правильной цилиндрической формы с ровными кромками и с относительно одинаковым зазором между ними, рабочий периметр штампа на прессе принят несколько меньшим периметра поступающей заготовки.

Для определения диаметра штампа пресса окончательной формовки принимают зазор между кромками листа равным 20—40 мм.

Прямолинейность щели между краями трубной заготовки обеспечивается при помощи шпонки в верхней половине штампа, в которую в процессе формовки упираются кромки листа. Форма ппонки показана на  202. Такая форма шпонки позволила заменить частично процесс обжатия процессом гиба. При этом отпала необходимость в выдержке штампа в нижнем положении для релаксации напряжений, что увеличило производительность пресса. Применение шпонки новой формы обеспечило сопряжение кромок по радиусу, равному радиусу трубы. В результате достигается плотное прилегание кромок к медным пластинам и улучшение качества шва (устранение прожогов, проседаний шва и др.).

Внутри свариваемой трубы помещена оправка с установленным на ней башмаком. Медные пластины башмака вместе образуют гусеницу, которая поджимает в процессе сварки жидкую ванну с внутренней стороны и препятствует протеканию металла. Сварка ведется двумя дугами, горящими в одну ванну. Электроды установлены под углом 60° к образующей трубы. Наружная сварка ведется со скоростью 160 м/ ч и производится под слоем пемзовид- ного флюса марки АН-60 (марганцевая руда 49%, кварцевый пе- :ок 38%, плавиковый шпат 13%). При сварке происходит выделе- ше вредных газов и паров компонентов руды, что ухудшает условия труда. Это заставляет изыскивать другие виды флюса.

После окончания наружной сварки к переднему и заднему онцам трубы приваривают планки 9 ( 199), которые предназначены для зажигания дуги и окончания процесса сварки. Затем трубы поступают на один из пяти станов 10 для внутренней свар - ки, которые представляют собой эстакаду, по которой перемещается тележка со штангой, имеющей на конце сварочную головку. Тележка снабжена специальным механизмом подъема трубы с рольганга до уровня сварки.

Для поворота трубы швом вниз на тележке установлен механизм кантовки. Все операции подъема и кантовки трубы и перемещения тележки механизированы. Сварка производится двумя дугами, направленными в одну ванну под слоем флюса: первая дуга вертикальная, а вторая наклонена под углом 45° вперед. Скорость сварки внутреннего шва 100—120 м/ч. При выборе режима двусторонней сварки трубной заготовки необходимо соблюдение следующих основных положений:

1)        допускаемая толщина привара наружного и внутреннего, швов составляет не менее 2/3 толщины стенки трубы для каждого, шва;

2)        смещение вертикальных осей наружного и внутреннего швов допускается не более 5 мм\

3)        перекрытие швов не должно превышать 3 мм\

4)        ширина шва изменяется в пределах 24—33 мм\

5)        высота усиления наружного шва равна 0,5—3 мм;

6)        переход от валика усиления шва к основному металлу трубы должен быть плавным, без острых углов, подрезов и наплывов.

При наружной сварке обе дуги питаются переменным током о г сварочных трансформаторов. При сварке внутренних швов питание первой дуги осуществляется постоянным током от сварочных преобразователей, а питание второй дуги — переменным током от сварочных трансформаторов.

Калибровка концов трубы, раздача ее по диаметру с одновременной калибровкой по всей длине и испытание внутренним дав- чением производятся на комбинированном гидравлическом прессе- экспандере 13 с номинальным усилием 9,81 Мн (1000 Т). Пресс осуществляет целый комплекс операций: калибровку, правку и упрочнение, а также раздачу трубы внутренним гидравлическим Давлением и гидравлическое испытание трубы. Он полностью заменяет ранее применявшиеся прессы для калибровки концов труб и для их испытания, осуществляя эти операции более качественно; кроме того, он производит, в отличие от калибровочных прессов, калибровку трубы по всей ее длине с одновременным упрочнением и правкой. Такой пресс является наиболее надежной ма- иной для испытания качества сварного шва.

Пресс в основном состоит из двух силовых головок усилием 9,8 Мн (1000 Т) каждая, связанных между собой четырьмя колоннами; две верхние колонны подвешены к ферме, а нижние опираются на основание штампа. Штампы пресса закреплены шарнир- но. Для зажима штампов в закрытом состоянии применяют специальные замки.

Принципиальная схема процесса гидравлической раздачи состоит из следующих операций. Внутрь трубы вводятся специальные конусы, предназначенные для калибровки концов и уплотнения их перед наполнением трубы водой ( 206). Раздача остальной части трубы совершается водой высокого давления.

Оборудование для изготовления труб дуговой сваркой под слоем флюса располагают таким образом, чтобы обеспечивалась поточность процесса с максимальной автоматизацией и механизацией всех операций.

Наблюдение за многими операциями осуществляется с помощью телевизионных камер. пульт управления станом наружной сварки. Оператор по телевизору наблюдает за процессом наложения наружного шва. На основных технологических операциях телевизионные камеры установлены таким образом, что диспетчер цеха имеет возможность следить за всем технологическим циклом производства труб.

Одна линия формовки обслуживает три линии наложения наружного шва и пять линий внутренней сварки. При производстве одношовных труб диам. 820 мм производительность агрегата составляет примерно 800 тыс. т труб в год.

Рассмотренную технологию применяют и для производства прямошовных труб из двух половин. Так, в нашей стране, наряду с этим и другими способами, изготовляют трубы диам. 1020 и 1220 мм.

Способ получения труб из двух половин позволяет использовать лист сравнительно небольшой ширины. Использование листа меньшей ширины имеет чрезвычайно большие преимущества, так как его можно прокатывать на высокопроизводительных непрерывных станах. Ниже дан перечень основных технологических операций производства труб диам. 1020 мм из двух половин ( 208).

1.         Правка листа на правильной машине.

2.         Строжка кромок на кромкострогальном агрегате.

3.         Обрезка концов листа на ножницах.

4.         Подгибка кромок листа на кромкогибочном стане.

5.         Предварительная формовка на прессе усилием 19,6 Мн (2000 Т).

6.         Окончательная формовка на прессе усилием 158 Мн (16000 Т).

7.         Сборка заготовки на сборочном устройстве.

8.         Сварка первого наружного шва на непрерывном стане.

9.         Сварка второго наружного шва на непрерывном стане.

10.       Приваривание планок.

11.       Сварка первого внутреннего шва на внутреннем стане.

12.       Очистка от флюса.

13.       Сварка второго внутреннего шва на внутреннем стане.

14.       Очистка от флюса.

15.       Контроль (рентгеновский).

16.       Обрезка торцов на трубообрезном станке.

17.       Снятие валиков внутренних швов на фрезерном станке.

18.       Экспандирование на прессе усилием 9,9 Мн (1000 Т).

19.       Снятие фасок на трубообрезном станке.

Успешное освоение производства труб из двух половин позволяет осуществить непрерывный процесс изготовления труб диам. 820—1220 мм из рулонной стали. На  209 показана принциппальная схема непрерывной формовки трубной заготовки из о,вух листов. Эта схема дает возможность применять высокопроизводительную радиочастотную сварку.

При производстве труб дуговой сваркой под слоем флюса необходимо соблюдать следующие правила безопасной работы:

1)        для удобного и безопасного обслуживания кромкострогаль- ной машины возле нее должны быть устроены площадки с лестницами и перилами. Осмотр листов во время работы кромкостро- лальной машины следует производить со специальных площадок;

2)        для удаления пыли и мелкой окалины кромкогибочный стан нужно оборудовать эффективной пылеотсасывающей вентиляцией;

3)        пульты управления сварочными станами следует располагать в удобных и безопасных местах, позволяющих вести наблюдение за свариваемой трубой;

4)        на рабочих площадках возле электросварочных агрегатов Должны быть уложены электроизолирующие настилы;

5)        уборка флюсовой пыли должна быть механизирована с использованием пылевытяжной вентиляции;

6)        для удаления пыли, мелкой окалины и вредных паров и газов, выделяющихся при очистке, зачистке, формовке и сварке листов, а также при обработке труб на станках, необходимо применять эффективно действующую вытяжную вентиляцию. Контроль за работой вентиляции следует производить путем регулярного отбора проб воздуха на содержание вредных газов, па- ров и пыли.