Способ изготовления многослойных труб

 

СПОСОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГО- СЛОЙНЫХ ТРУБ, включающий навивку полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых слоев и трубы-основы и соединение их, о т личающийся тем, что, с целью повышения качества многослойной трубы путем нормализации напряжений в навитых слоях, нагружение трубы внутренним давлением осуществля ют после соединения по торцам трубы навитых слоев с трубой-основой до величины Р 2(,-dT) D-2(S,+S2) внутреннее давление, кгс/мм ; где Р S, минимальная толщина стенки трубы-основы, мм; 5„ суммарная толщина навитых из полосы слоев, мм; i d предельно допустимое напряСЛ жение, в стенке трубы-основы, кгс/мм ; . б-f - предел текучести материала навиваемой полосы, кгс/мм ; D - Номинальный наружный диаметр многослойной трубы, мм, обеспечивающей появление пластических деформаций в навитых слоях. 4 со СП о 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) (д) В 21 D 51/24

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

P—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3634293/25-27 (22) 14.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. Ф 9 (72) П.А. Вислобицкий, В.И. Лысенко, И.И. Пичурин, А.В. Сычев и В.Д. Цеменко (71) Киевский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубо проводов (53) 621.774.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 632446, кл. В 21 Р 51/24, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 327959, кл. B 21 Э 51/24, 1970 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТРУБ, включающий навивку полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых слоев и трубы-основы и соединение их, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения качества многослойной трубы путем нормализации напряжений в навитых слоях, нагружение трубы внутренним давлением осуществля ют после соединения по торцам трубы навитых слоев с трубой-основой до величины

4 2 где P — - внутреннее давление, кгс/мм ;

Sf — минимальная толщина стенки трубы-основы, мм;

$ C BpHGSI толщина HBBHTbIX из полосы слоев, мм; предельно допустимое напря1 жение .в стенке трубы-основы, кгс/мм2; б — предел текучести материала навиваемой полосы, кгс/мм2;

D — номинальный наружный диаметр многослойной трубы, мм, обеспечивающей появление пластических деформаций в навитых слоях.

1143504

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления многослойных труб высокого давпения.

Известен способ изготовления мно-, гослойных труб, при котором из рулон ной полосы навивают по спирали много" слойные обечайки, сваривают обечайки между собой по торцам Я .

Однако этот способ изготовления f0 многослойной трубы не позволяет нор" мализовать неравномерное распределение напряжений в навитых слоях трубы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления много- И слойной трубы, включающий навивку по винтовой спирали полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых слоев и трубы-основы и соединение их f2) .

Недостатком известного способа является неравномерное распределение напряжений в навитых слоях готовой трубы: наружные слои более растянуты, чем внутренние, из-за обжатия д наружными слоями внутренних при навивке. При нагружении многослойной трубы рабочим внутренним давлением напряжения в ее навитых слоях повышаются на одинаковую величину, а неравномерное распределение напряжений по слоям остается, что неблагоприятно сказывается на работоспособности многослойной трубы: наиболее нагруженный наружный слой может разрушиться под нагрузкой, что приводит

35 к еще более неблагоприятному перераспределению напряжений в оставшихся навитых слоях, к разрушению следующего наружного слоя, в результате происходит разрушение всей трубы.

Целью изобретения является повышение качества многослойной трубы путем нормализации напряжений в навитых слоях.

Поставленная цель достигается тем, что при способе изготовления многослойных труб, включающем навивку полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых слоев и трубы-основы и соединение их, 50 нагружение трубы внутренним давлением осуществляют после соединения по торцам трубы навитых слоев с трубой-основой величина которого сос

Э

И тавляет

P где Р— внутреннее давление, кгс/мм ;

St — минимальная (с учетом минусового допуска) толщина стенки трубы-основы, мм;

S — суммарная толщина навитых из полосы слоев (c учетом минусового допуска на толщину полосы), мм; — предельное допустимое напряжение в стенке трубы-основы, кгс/мм ; » — предел текучести материала навиваемой полосы, кгс/мм ;

D — номинальный наружный диаметр многослойной трубы, мм, что обеспечивает появление пластических деформаций в навитых слоях.

Нормализацию напряжений в навитых слоях трубы путем нагружения ее внутренним давлением возможно совместить с заводским гидроиспытанием трубы при использовании в качестве рабочего тела жидкости.

Выпуск труб со скрытыми дефектами уменьшается, если в качестве трубы-основы использовать трубу. которая прошла заводские испытания на прочность и плотность.

Способ осуществляется следующим образом.

На трубу-основу навивают по винто вой спирали с зазором между кромками витков полосу, при этом достигают натяжения полосы механическим способом или термическим нагревом навиваемой полосы. После навивки слои полосы и трубу-основу сваривают между собой на торцах трубы с обеспечением монолитных концов, необходимых для стыковки и сйарки труб в трубопроводе.

Затем для нормализации напряжений в навитых слоях производят нагружение трубы расчетным внутренним давлением, величину которого определяют из зависимости

Р

После напряженной навивки на трубу-основу слоев полосы из-за обжатия, наружными слоями внутренних напряжения цо слоям трубы распределены неравномерно. При нагружении трубы расчетным внутренним диаметром уровень напряжений в слоях навивки повышается на одинаковую величину, обеспечивающую переход материала слоев навивки из области упругих в область пластических деформаций.

1143504

В качестве трубы-.основы выбирают спиральношовную трубу наружным диаметром 1399 мм с толщиной стенки

S1=12 мм, выполненную из стали

17Г1С и выдержавшую гидроиспытания давлением 55 кгс/см, при котором напряжения в стенке достигают предельного значения 6 =32 кгс/мм .

Полосу шириной 1150 мм и толщиной

3,5 мм из стали 09Г2СФ с пределом текучести Д =45 кгс/мм нагревают до 100 С. По винтовой спирали, обраО

55

В области пластических деформаций напряжения во всех навитых слоях выравниваются, принимая значения предела текучести материала полосы или несколько больше указанной величины.

После разгрузки от внутреннего давления за счет остаточных деформаций, происшедших в материале навитых слоев, в трубе, для которой 6 d, на- ° пряжения во всех навитых слоях при- 10 нимают равные значения уже в упругой области и остаются одниковыми при последующем нагружении трубы рабочим давлением. В трубе, для которой

Д

ro давления напряжения в трубе-основе и навптьгх слоях принимают нулевые значения, однако обеспечиваются равные остаточные деформации навитых слоев. При дальнейшем нагружении такой трубы рабочим давлением навитые слои одновременно включаются в работу, благодаря чему создается равнонапряженное состояние указанных слоев под нагрузкой. 25

Нормализацию напряжений в навитых слоях трубы нагружением внутренним давлением возможно совместить с заводским гидроиспытанием трубы, для чего нагружение трубы до расчетного давления проводят на гидравлическом

:прессе, выдерживают трубу нод давлением в течение 30 с, а после нагружения визуально определяют наличие течей рабочей жидкости и остаточных деформаций стенки, выводящих диаметр трубы за предельные отклонения.

Посколько необходимым условием работоспособности многослойной трубы является высокая надежность внут-. ренней трубы-основы, То выпуск труб

40 по предлагаемому способу со скрытыми дефектами существенно уменьшается, если в качестве трубы-основы используют трубу, прошедшую заводские испытания иа прочность и плотность.

45 зующей с осью трубы угол 75o,,íàвивают, на трубу-основу три слоя из указанной полосы. Положение витков каждого навиваемого слоя на трубеоснове смещают относительно витков предыдущего слоя. Зазор между кромками витков в каждом слое выреживают не более 10 мм, концы полосы с помощью сварки прихватывают к трубе-основе. Кромки витков наружного слоя могут свариваться между собой или привариваться к нижележащему слою сплошным или прерывистым швом. После выполнения навивки слои сваривают на торцах с трубой-основой по всему периметру, обеспечивая таким путем замоноличивание концов собранной трубы. Суммарная толщина навитых слоев 8, =10,5 мм, наружный диаметр собранной трубы D=1420 мм.

Трубу выдерживают с целью охлаждения ее до температуры окружающего воздуха 20 С. После охлаждения тру- .

0 бы сжимающие напряжения в трубеоснове составляют 1 1,4 кгс/мм, а растягивающие напряжения в навитых слоях равны в первом (изнутри) слое

8,8 кгс/мм, во втором промежуточном слое 13,3 кгс/мм, в третьем наружном слое 17,0 кгс/мм .

Нормализацию напряжений в навитых слоях достигают нагружением трубы гидравлическим давлением 125 кгс/см с выдержкой под указанным давлением в течение 30 с. После нормализации напряжения в навитых слоях составляют 6,9 кгс/мм, а сжимающие напряжения в трубе-основе равны 6, 1 кгс/мм, В сравнении с базовым объектом

1 (используемым на заводе) применение предлагаемого способа обеспечивает повьппение качества и улучшение слу- жебных характеристик многослойных труб, благодаря равномерному распределению напряжений в навитых слоях повышается работоспособность труб под давлением. Предваритжтьные испытания трубы-основы на плотность поз-! воляют выявить все дефекты, которые могут служить каналами утечек рабочей среды в процессе эксплуатации труб, вследствие более высокой толщины стенки трубы.-основы, чем навиваемых слоев, повышаются кольцевая жесткость и прочность многослойных

1143504 труб при изгибе. Наличие в конструк-, <печивает повышение сопротивления расции трубы слоев, витки которых не пространению толщины осевой гибкоссварены между собой но кромкам, обес- тн многослойных труб.

Составитель Л. Лапина

Редактор И. Николайчук Техред Л.Микеш Корректор И. Леонтюк

Заказ 810/10 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4