Способ производства электросварных труб на непрерывных станах

 

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУЕ НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ, включающий формовку трубной заготовки, сварку и деформацию внутреннего грата, отличающийся тем, что, с целью повыше-ния качества труб за счет улучшения геометрических и механических характеристик , одновременно с деформацией грата прижимают кромки заготовки к сварочным валкам на участках, рас-;. положенных по обе стороны от оси Сварного шва на расстоянии 6, определяемом из выражения 9„.-йос В48пл ПГ 8 где ширина зоны разогрева меПА талла до пластического состояния, мм; заданная величина осадки ОС кромок при .сварке, мм а между этими участками деформируют внутренний грат до высоты Д, определяемой из выражения еи-ь «ок а ок скорость образования где (Л окисной пленки на поверхности кромок при нагреве, мм/с-, е. - длина очага нагрева кромок ,- мм: V се - скорость сварки, мм/с, Ь - толщина стенки -Грубы, мм. Од О) 2. Способ по п.1,0 т л и ч а ю щ и и с я тем, что внутренний грат деформируют при 900 - 1200 С. 00 О) 4ik

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) В 21 С 37

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3653256/25-27 (22) 14. 09. 83 (46) 30. 01. 85. Бюл. У 4 (72) И, Т. Тоцкий, Е.М. Халамез, Б. Г. Бар менков, А.С.Богомолова, Л.А.Мироненко, С.П.Аникеев и В.С.Толмачев (71) Уральский научно-исследователь-,. ский институт. трубной промьппленности (53) 621.774.21(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 818698, кл. В 21 С 37/08, 1977..

2. Рымов В.А., Полухин П.И., Потапов И.Н. Совершенствование производства сварных труб. N. "Металлур. гия", 1983, с. 190-192 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

ЭАЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ НА НЕПРЕРЫВНЫХ

СТАНАХ, включающий формовку трубной заготовки, сварку и деформацию внутреннего грата, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше-. ния качества труб за счет улучшения геометрических и механических харак. теристик, одновременно с деформацией грата прижимают кромки заготовки к сварочным валкам на участках, рас..,SU„„1136864 А положенных по обе стороны от оси сварного шва на расстоянии 8, определяемом из выражения

9„„-Ьма В%8пл пл, где В щ — ширина зоны разогрева металла до пластического состояния, мм; ос — заданная величина осадки кромок при .сварке, мм, а между этими участками деформируют внутренний грат до высоты 0(, опреде. ляемой из выражения

"ок н

0> cg вал где „- скорость образования окиснай пленки на поверхности кромок:при нагреве, мм/с; — длина очага нагрева кромок,.мм; ca — скорость сварки, мм/с;

4 — толщина стенки трубы, мм.

2. Способ по п.3, о т л и ч а ю шийся тем, что внутренний грат деформируют при 900 — 1200 С.

1 l

Изобретение относится к производ-. ству электросварных прямошовных труб примущественно токами высокой часто ты и может быть использовано на тру.", боэлектросварочных -станах для получения труб с регламентированным миминимальным внутренним гратом и повышенными механическими характеристи. ками.

Известен способ обжатия внутренне.

ro грата на оправке, установленной внутри трубы и поджимаемой снаружи, при котором внутренний грат сглаживается jig .

Однако этот способ характеризуется загрязнением сварного шва неметаллическими включениями и образованием задиров на поверхности трубы при протягивании оправки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ деформирования внутреннего грата с помощью роликового устройства, при котором вакатку-грата производят при

500-600 С f2) .

Однако известный способ характеризуется тем, что невозможно обеспечить равномерное закатывание грата (высота остатка грата превышает

0,5 мм и изменяется по длине трубы), труба с закатанным гратом имеет сварное соединение с пониженной прочностью, грат содержит неметаллические включения, которые при закатке вдавливаются в сварное соединение, Невозможность равномерной закатки объясняется ее низкой температурой, при которой пластичность металла шва и грата: недостаточна для того, чтобы металл грата вытеснился в свар .ной шов. Кроме того, имеющее место смещение кромок не позволяет вытеснить грат "полностью". Деформированпе грата беэ его вытеснения в шов и калибровки приводит к образованию закатов (плен) на внутренней поверхности трубы вблизи остатков грата, которые являются концентраторами напряжения, и следовательно, снижают механические характеристики труб. Стремление "полностью", т.е. заподлицо с основным металлом, деформировать внутренний грат приводит к вдавливанию окислов, содержащихся в грате, в сварной шов, что также понижает его механические характеристики.

136864 2

Цель изобретения — повышение ка чества труб эа счет улучшения геомет рических и механических характерис тик.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему формовку трубной заготовки, сварку и деформацию внутреннего грата, одновременно с деформацией грата прижимают кромки трубной заготовки к..сварочным валкам на участках, расположенных по обе стороны от оси сварного шва на расстоянии 5 опреде) ляемом из выражения

15 оли аос4В4Влл у где л — ширина зоны разогрева металла до пластического состояния, мм;

ЬоС вЂ” заданная величина осадки кромок при сварке, мм а между этими участкми деформируют внутренний грат до высоты О, опреде. ляемой из выражения

25 ч,„.е„ь

0В

) св 11nn где Мо„- скорость образования окисной пленки на поверхности кромок заготовки при нагреве, мм/с; д — длина очага нагрева кромок, мм, "с — скорость сварки, мм/с, — толщина стенки трубы, мм.

Внутренний грат деформируют при

900 12000С

Максимальный размер остатка грата определяется требованиями ГОСТа, технических условий или технологической инструкции (в случае использования труб в качестве заготовки для холоднодеформированных труб).

Поджатие свариваемых кромок трубной заготовки к сварочным валкам

45 при .высокой температуре шва, когда металл обладает высокой пластичностью, позволяет устранить смещение кромок относительно друг друга.

В результате улучшаются условия нагрева и сварки кромок. Кроме того, создаются условия для калибровки остатка грата до требуемых размеров, а такыре предупреждается такой дефект сварных труб, как утоление стенки при снятиии наружного грата, Минимальный размер внутреннего грата соответствует объему окислов, вытесняемых в.грат, что гарантирует

3 113686 непопадание неметаллических включений (окислов) в сварной шов при деформировании внутреннего грата.

Вследствие того, что окислы железа имеют температуру плавления ниже тем. пературы плавления стали, при нагре5 ве кромок заготовки до температуры сварки 1350-1400 С образующиеся окислы стекают вниз и при вытеснении металла в грат покрывают его, При последующем деформировании грата и вытеснении металла грата в шов окислы не попадают з последний, так как величина вытеснения ограни" чена. Неполное вытеснение внутренне15 го грата в шов, а именно невытеснение окислов, создает между поверхностью инструмента, деформирующего грат, и сварным швом (остатком грата) неметаллическую прослойку, которая защищает инструмент от напипания горячего металла. Поджатие кромок заготовки к сварочным валкам на расстоянии, ограниченном размерами ширины зоны металла, нагретого до плас. тического состояния, препятствует

25 образованию закатов. Избыточный металл вытесняется в сварной шов вследствие пластической деформации последнего, что обеспечивается достаточно высокой температурой металла шва и грата.

На фнг.) и 2 представлены схемы реализации предлагаемого способа.

Трубную заготовку 1 формируют, кромки ее нагревают токами высокой 35 частоты. с помощью нндуктора 2 и сваривают в сварочной клети путем осадки между валками З.и 4 сварочной клети. В результате, образуется сварное соединение с наружным 5 и внутрен!б ним 6 гратом. Внутрь трубы устанавливают роликовое устройство, н роликом 7 поджимают кромки 8 трубной заготовки к верхнему сварочному вал-ку 3 в клети с горизонтальным верх- 45 ним валком (к-обоим валкам в случае использования вертикальной клети известной конструкции) на расстоянии

В от оси сварного шва и калибруют внутренний грат до высоты а и ши- 50 рины 2В.При поджатии кромок трубной saготовки смещение кромок, имекицее место после формовки, устраняется. В результате улучшаются условия нагрева и сварки кромок, что приводит к 55 повьппению механических характеристик сварного соединения, а кроме того, устраняется опасность уточнения кро4 4 мок (вреэания) при срезании наружного грата.

Рассмотрим процесс сварки труб 40к),5 из стали 10 на стане 10-76 с горизонтальной сварочной клетью.

Кромки 8 заготовки 1 поджимают к верхнему валку 3 роликом 7 диаметром 30 мм и шириной 15 мм с калибрующей канавкой глубиной р и шириной 2В (фиг.21.

0 =0,1 мм о®®0,04 мм.

Величина a®„ определена по приведенной формуле. При расчете g, использовалиь следующие данные: скорость окисления при средней температуре кромок на участке 5> (éèr.1)

l100бС; 70 =0,4 мм/с, длина очага нагрева расстояние от оси индуктора 2 до точки 9 схождения кромок трубной заготовки) 3) =50 мм (данные ПНТЗ); скорость сварки труб

40 1 5i>oS =l м/с Впв определяет ся иэ условия проникновения тока при сварке токами высокой частоты, теплопроводности и скорости r»ÐKH как граница нагрева металла до 600 С.

Для рассматриваемого случая В) =1,0мм (подтверждается данными макроаналиэа

1 сварного соединения). Отсюда 8=4,6 мм, аманн =0 04 мм

Прн сварке беэ расплавления кромок (Со =1350ОС) с ос.адкой 0,2 мм при параллельном схождении кромок внутрь и наружу вытесняется полукруглый грат с поперечным сечением 0,14 мм .

Калибрующий ролик 7 устанавливают на расстоянии =40 мм (фиг.)) от точки схождения кромок по ходу движения трубы. При этом температура металла шва и грата становится пос рядка !200 С. При поджатии кромок 8 к сварочному валку 3 устраняется сме. щение кромок и создаются благоприятные условия как для сварки, так и для калибровки грата.

Принятый размер калибрующей канавки 0,)я),6 мм, т.е. площадь поперечного сечения грата меньше, чем канавки, Поэтому уменьшается по высоте до 0,1 мм и увеличивается по ширине до 1,4 мм (0,7 мм на сторону).

Выдавливания металла грата в шов не происходит.

При увеличении высоты грата до

0,4 мм, например, из-эа увеличения осадка до 0,3 мм, площадь поперечного сечения становится равной

0,225 мм2. При деформировании такого грата избыток металла (0,085 мм ) 864 гн еg. I 136 вытесняется в шов, а остальной грат калибруется на размер О,lxl,á мм, причем на дне канавки расположены окислы. Таким образом, при размерах канавки О, lpl,6 мм, т.е. приД =0,1а,„ ,и B=0,8 получается регламентированный по высоте и форме остаток 10 внут"-. реннего грата независимо от величины грата после сварки.

При с1(а,щ„„, например и =0,03 мь1 1р и В=0,8, окислы объемом 0,014 мм вытесняются в сварной шов и механи" ческие свойства шва резко понижают.— ся. При уменьшении расстояния В от оси шва до места поджатия кромок также имеет место вытеснение части окислов в сварной шов. Кроме. того, при этом увеличивается опасность налипания металла шва на ролик.

При увеличении расстояния от оси

2О шва до места поджатия кромок, например до B=l 0 мм и высоте грата 0,4 мм, часть избытка грата расплющивается на участке кромок с температурой ниже температуры пластического состояния, а.потому образует закаты ( пле Ibl) снижающие механические характеристики трубы.

При температуре обжатия,кромок .ниже 900 0 пластичность металла шва недостаточна для образования моЗО нолитного соединения с металлом гра,та, вытесняемым в сварной шов.при деформировании и калибровке (из опыта кузнечной сварки). При температуре выше 1200 С поджимающее устройство о ° располагается близко к точке схождения кромок, перегревается и увеличивается опасность налипания металла на инструмент

Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что одновременно с деформацией грата устраняется смещение кромок, что позволяет предупредить утонение стенки труб при удалении наружного грата, создаются условия для получения калиброванного внутреннего грата малой величины, причем устраняется опасность загрязнения сварного шва неметаллическими включениями, предупреждается образование закатав (плен) на внутренней поверхности шва, следовательно, уменьшается концентрация напряжения и по,вышаются механические характеристики труб. В результате повышается качество труб. Трубы с улучшенной геометрией (малый. калиброванный грат

9 отсутствие утонений стенки в районе шва) и повышенными механическими характеристиками могут использоваться как заготовки для халоднодеформированных труб а в ряде случаев взамен бесшовных., l 1 36&64

Составитель К.Быковец

Редактор С.Лисина Техред Т.Фанта Корректор,М,демчик .I

Заказ. 10368/6 Тирам 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, ИЬсква, Ж-35, Раувская наб. ° д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4