Способ производства электросварных труб

 

Изобретение относится к производству сварных труб преимушественно методом дуговой сварки и может быть использовано при изготовлении труб малых и средних диаметров из легированных сталей на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах . Целью изобретения явлется повышение производительности и качества труб за счет уменьшения в сварном шве растягиваюших напряжений. Сформированную трубную заготовку перед сварочным калибром изгибают в продольном направлении выпуклостью в сторону дна. В плоскости максимального прогиба дно заготовки разгибают и сводят кромки. Следствием пружинения от такого продольного и поперечного изгибов будут напряжения в заготовке, приводяшие к сведению кромок в сварочной клети и за ней на участке формования и охлаждения шва. Это приводит к тому, что в сварном шве отсутствуют остаточные растягиваюшие напряжения, исключается возможность образования горячих трешин, появляется возможность увеличения скорости сварки. 4 ил. сл со О1 со 01 4 00

1353548

Изобретение относится к производству сварных труб преимущественно методом дуговой сварки и может быть использовано при изготовлении труб малых и средних диаметров из легированных сталей на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах.

Цель изобретения — повышение производительности и качества труб за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений.

На фиг. 1 представлен" траектория движения дна; на фиг. 2 — траектория движения кромок заготовки; на фиг. 3 — трубная заготовка, поперечное сечение в плоскости максимального прогиба; на фиг. 4— труба после сварочной клети, поперечное сечение.

При продольном растяжении стержня он наряду с растяжением в продольном направлении деформируется (укорачивается) в поперечном направлении. При этом величина поперечной деформации составляет 30 — 50Я от продольной. Аналогичные явления имеют место и при изгибе.

При формовке (изгибе) полосы в трубную заготовку волокна на ее наружной поверхности растянуты, а на внутренней сжаты (укорочены). При этом в продольном направлении наружные волокна сжаты, а внутренние растянуты, т.е. заготовка естественным образом должна иметь прогиб выпуклостью на кромки. Данная ситуация имеет место не только в открытых, но и в закрытых калибрах, так как основной изгиб происходит по дну заготовки, а кромки обычно изгибаются в первых клетях. Следовательно, при принудительном изгибе заготовки в продольном направлении выпуклостью на кромки увеличивается ее поперечное сворачивание, т.е. изгиб в поперечном направлении.

Изогнутая заготовка после снятия нагрузки распружинивается. Вследствие этого изгиб трубной заготовки в продольном направлении выпуклостью в сторону кромок приводит после снятия нагрузки и распружинивания в продольном направлении к нружинению в поперечном направлении, в результате которого кромки расходятся. Объясняется это тем, что при продольном изгибе выпуклостью на кромки дно заготовки от продольного изгиба на наружной поверхности сжато, а на внутренней растянуто. Следовательно, в поперечном направлении вследствие поперечной деформации растянуты наружные, а сжаты внутренние волокна, т.е. кромки сходятся, тогда как при снятии нагрузки в результате упругого пружинения все будет наоборот.

Сущность изобретения состоит в том, что продольным изгибом трубной заготовки до сварочной клети создают такую схему напряженно-деформированного состояния в зоне сварки, т.е. на участке совмещения, нагрева кромок; их оплавления и застывания сварного шва, при которой в заготовке возникают напряжения сведения кромок.

Для этого заготовку в продольном на правлении изгибают выпуклостью в сторону дна с максимальным прогибом величиной и -= (0,5 — 5) К.р на расстоянии 1 = (7— — 14)Кр, где R, — радиус готовой трубы.

В поперечном направлении в плоскости мак,.„симального прогиба А — Ai разгибают дно и I G сводят кромки заготовки (фиг. 2). Эти операции производят непосредственно перед сварочной клетью. Следствием пружинения от таких продольного и поперечного изгибов являются напряжения в заготовке, 1 приводящие к сведению кромок в сварочной клети и за ней на участке формирования и охлаждения шва. Ось сварочных валков  — Bi устанавливают перпендикулярно траектории движения дна заготовки с тем, чтобы не препятствовать ее пружине20 нию при входе в сварочный калибр. Для этого ее (ось сварочной клети) наклоняют против движения трубы к вертикали, перпендикулярной оси стана Π— Оь За сварочной клетью заготовки выпрямляют в груп>> пе калибровочных клетей. Таким образом, происходит смена знака кривизны продольного изгиба, что также обеспечивает благоприятную схему напряженно-деформированного состояния. Кромки удерживаются в сведенном состоянии.

Продольный изгиб трубной заготовки осуществляют с максимальным прогибом величиной h = (0,5 — 5) R p в зависимости от механических свойств и типоразмера изготавливаемых труб, в частности показателя относительнои тонкостенности -, где S — тол5

3S шина стенки трубы, D — диаметр наружной трубы.

Максимальные значения h = (0,5 — 2) R соответствуют тонкостенным трубам с показателем — = 0,025 и менее. Трубы со

40 значением показателя - ) 0,025 прогибают на величину h = (2 — 5) R-v.

Диапазон значений величины прогиба

h = (0,5 — 5) R p обеспечивает остаточные продольные и поперечные пластические деформации в трубе, в зоне сварки, устра нимые вне этой зоны в группе калибровочных клетей и достаточные для сведения кромок в зоне сварки напряжения от распружинивания заготовки после продольного изгиба.

gQ При значениях h = 2R-р и более для тонкостенных труб с соотношением — (3 (0,025, а также при значениях h ) 5R для труб с показателем - ),0,025 происхоS дит потеря устойчивости профиля трубы, на

gg ее поверхности появляются неустранимые дефекты (местные искривления, гофры) . При величинах прогиба h (0,5Кя,и h (2R соответственно для указанных групп размеров

1353548

Формула изобретения

50 не происходит пластической деформации трубной заготовки. Это приводит к тому, что после упругого пружинения от продольного изгиба и в поперечном направлении в зоне сварки у трубной заготовки между кромками образуется зазор, а при последующей сварке в сварном шве возникают растягивающие напряжения, приводящие к горячим трещинам.

Расположение максимального прогиба на расстоянии 1 = (7 — 14) К р от оси сварочных валков, расположенной в плоскости смены знака кривизны продольного изгиба заготовки, обеспечивает осуществление в зоне за сварочной клетью в трубе продольного изгиба выпуклостью на кромки. Такой изгиб обеспечивает создание в свариваемой трубе напряжений, стремящихся удержать кромки.

Это приводит к тому, что в сварном шве отсутствуют остаточные растягивающие напряжения и, следовательно, исключается возможность образования горячих трещин, а также появляется возможность увеличения скорости сварки без ухудшения качества шва трубы.

Длина выпуклой зоны выбирается из условия обеспечения затвердевания сварного шва при заданной скорости сварки. Диапазон 1 = (7 — 14) Ктр в значительной степени зависит от расстояния между осью последней формовочной клети и осью сварочных валков 1. Значение 1 обычно постоянно на определенном трубоэлектросварочном агрегате и назначается в соответствии с конструкторскими и технологическими требованиями. При расположении плоскости максимального прогиба на расстоянии 1 = (7— — l2) R.р от оси сварочной клети ось последней располагается в плоскости смены знака продольной кривизны заготовки.

Пример. Из исходной ленты 10Х18Н10Т шириной 150 мм и толщиной 2 мм в 12-клетевом формовочном стане формуют трубную заготовку диаметром 51 мм. Выходящая из последней горизонтальной клети с разрезной шайбой формовочного стана заготовка распружинивается в поперечном сечении вследствие повышенной упругости нержавеющей стали. С помощью дополнительной клети с горизонтальными валками, опуская ось калибра этой клети относительно оси стана на величину 60 мм (2,4R.p), осуществляют продольный изгиб заготовки выпуклостью на дно. Клеть для прогиба заготовки располагают на расстоянии 300 мм (12R.р от сварочной клети. При этом кромки заготовки сводят до соприкосновения.

Кроме того, вследствие овальности калибра дополнительной клети (горизонтальная ось калибра больше вертикальной) дно

5 10

30 заготовки разгибают, а периферийные зоны периметра заготовки изгибают с кривизной, большей кривизны профиля готовой трубы.

Возможно и сведение кромок в дополнительной клети без соприкосновения. В этом случае используют обычную шовонаправляющую клеть с разрезной шайбой.

Вследствие пружинения от продольного изгиба заготовка распружинивается и в поперечном направлении, что приводит к сведению кромок. Возникновение тангенциальных напряжений, стремящихся удержать кромки, обуславливается и упругим пружинением дна и периферийных зон заготовки от деформации (овализации) поперечного сечения в дополнительной клети. Для того, чтобы не мешать продольному пружинению заготовки, ось сварочной клети наклоняют под углом 9 к вертикали. За сварочной клетью изменяют знак кривизны продольного изгиба, изгибая заготовку выпуклостью на кромки, что обусловливает удержание кромок от распружинивания, в результате чего становится возможным осуществлять процесс сварки на скорости

3,5 — 5 м/мин вместо обычной для этого типоразмера скорости 1,5 — 2 м/мин с хорошим качеством сварного соединения.

Использование способа позволит значительно повысить производительность при изготовлении электросварных труб из легированных сталей и сплавов и обеспечить хорошее качество сварного соединения за счет создания благоприятного напряженного состояния в трубной заготовке при сварке, кристаллизации и охлаждении сварного шва.

Способ производства электросварных труб, включающий формовку полосы в трубную заготовку, продольный изгиб в зоне сварки, сварку кромок в сварочной клети и калибровку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества труб за счет уменьшения растягивающих напряжений в сварном шве, продольный изгиб заготовки осуществляют перед сварочной клетью выпуклостью в сторону дна заготовки, максимальную величину прогиба выбирают в пределах 0,5 — 5 радиусов готовой трубы, сечение максимальной величины прогиба располагают на расстоянии, равном 7 — 14 радиусов готовой трубы, от сварочной клети, кромки заготовки сводят до соприкосновения в плоскости максимального прогиба, а ось сварочной клети наклоняют к вертикали в направлении против движения трубы и располагают в плоскости изменения знака кривизны продольного прогиба заготовки.

1353548

Составитель 3. Ветрова

Редактор П. Гереши Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 5313/11 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4