Способ изготовления сварных труб
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении электросварных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах с валковой формовкой. Цель изобретения - повышение качества труб и скорости сварки за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений. Перед формовкой в наружных слоях полосы создают растягивающие, а во внутренних - сжимающие тангенциальные напряжения, изгибая полосу в продольном направлении. Для этого последний продольный изгиб осуществляют выпуклостью на наружные слои полосы, имеющей и заданную кривизну. Изгибающее усилие для последнего продольного изгиба прикладывают по обеим плоскостям полосы. Этим достигают такого состояния сформованной трубной заготовки, при котором зазор на входе в сварочную клеть автоматически устраняется без приложения каких-либо внешних сил. Это устраняет появление горячих трещин в сварном шве и позволяет увеличить скорость сварки.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 В 21 (. 37 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (2 () ) Зс) 1408 25-27 (22) 27.01.88 (.(6) 23.10.8!). Ьк)л. Х> 3II!0 исс.!с,i01! >с,н, . институт tpt<>!in!(промыв>ленн<нти (72) l ...Ч. Х(!рг!(3мсз, В. Ь. Ьуксйаум, . 1. (.. Фридм«н, А. (О. Нссн>гатов,,. 1. >3(..Чироненко, A. Н. 5кс>оч!3<1 и B. Ь. Ти >! 0(t) СЕ В (53) ()2 j .774.21 (088.8) (50) Л!3торскос свидетельство (.((:Р
Л1 110!)216, кл. В 21 С 37<<08, 1983.
"(!310рскос:ви 1<.1е11 сl но (((1
Л . 13015!!), кл. В 21 (. 37,<08, I!)8;> (5-() (.(1()(.ОЬ ИЗГОТОВ EE;!(1(51 (:ВЛ(>(1Ы. с ТР,5>Ь (<) / ) И .301)P(1 (!lilt> 0Т НО(. ИТ(. 51 K <)6 P М(Т3,1,1013 >1<3!3.1(tl Ht li il X10iI(t Т !)!>! 11> И 1101Ь >0 вано нри И.3! 010!3г!енин зг!ск<росH i3 tl(нреpl>IHill>lx трубой.!ектросн;!(ю<<н! !>; сгаИзобр(T<>ние (>тii0(. I!Toÿ к (>6р;!601 Kt xl(таллов давлением и м03>t I <>ы „!1<;!(>. II,çîB31l0 li3 lit tlP(. Pt>ll3lll>iX Р, (> .,1<;,; <. <>„!Рои l! Ы X СT 11(t ll> и 30(>p!. т(IHI tl и I l p)< 6 Il скоро<. < ll с Hc! (»,I: >,! t !! I > >>!с Ill>-! II(HI!ß l3, 13 1 I!i i!t >< i!13<1K)ll! 11 X 1I i I1 р H ж с 1I è ((t. (.) И(но Ti> и:3(>6pC Tt ii IIH з Р1Т!онь! щтрипса стыкуK)T 13 н llpc рывнсю ш>.н>гу и п<>13K)T в наираилснии формовочного ста на. 11ерсд (E) oj) xI<>i>h<> II !н>л осу подвергают знакопеременному ил;!стическому изги6>> 13 вс р Il h3.1ьн<) и Il, lо<. hOC и с натяжением (растяжс нием). Катяже!Ill(сс>з<13!с>т тяну!Иим устр«йс Иом и.lll ф >рм< вс>чным станом. Изгиб il<>. осы осу !!1(с гн, !511<>l в р >, lикоком ус!ро;!ст!30. 110 10(: посл< н)вительно с>гис>ас T ролики, llpll зг<>м»(н>., >льныс ьн>„„SU„„1516164 А i 2 в;<лковой формовкой. ((t .ë ü изобреI с!.>!H !!!!I31>i!! It i!Iit h(> i,и 3!I < и< т у м(I !!Ilt ííH в сварli!; . ° < P ЖЕНИ й. (ЕРЕД Кой В НС)РУжи!.!>(СГ!ОЯ>(ПОЛОСЫ СОЗ1;!io I p !(тяги f33к)llillt., 3 во внутppнних сжи I3loltiiit тангенциальные напряжения. ИHt it<>;is! полосу в II()ozoльном направлении., 1,IH этого последний продольный изгиб ocylilt стнляют выпуклостью н3 наружные слои ио,косы, имеK)lliC и и заданнуK) кривизну. И:,! И<>иющее мси 1ие для последнего произгиба при клалынак>т 110 обеим ll(>, lO(I l. =.) C 11M i0t Ci1l ci lOT T3hO l 0 t <>o г< я и и я t ôîp ìîâ3H í0é трубной за готовки. и ри ког«ром зазор 113 вя>де t3 сварочную клс!ь;!в!0матически устраняется без прилокс!!I!H к;<ки(-,!Ибо внеlllHIIx сил Это 1 страiiHt1 il05iH,!ение l oplo tllx трещин в сварном llil3t и позволяет увеличить скорость сварки. локна полосы подвергаются растяжению«: Когда волокна нару ьны (нижн!3 ) р(>сгянуты, волокна вну)ренних (вер>(..I!>c и сжаты и наооорот. Знак наиря<> 1 I! 1Сф()Р (13!!И !! МС Н)<ЕТСЯ Н3 К3ЖДОМ Р(> 1!i!<(113!з!6 осуществляют таким образом, что<>и 3 последнем ролике выпуклость была в н;!Иравлении нару)KHblx слоев полосы. Тогда ири выпрямлении полосы наружные слои в !!ро,(ОЛЬНОМ НаПраВЛЕНИИ СжИМаЮтея, а ВНутренние — — растягиваются. Это достигается тем, что полоса огибает последний ролик снизу, т. е. контакт полосы с роликом t!j)oiIcxoдит по внутренней плоскости полосы. ,10110 iIIHTcльно устанавливают ролик, котор ill кон гак>ирует с нолосой по ес наружной ил<>ск()с!и, т. «. усилие продольного изгиба при<.,1,1 i. !ва!от ио 06с им плоскостям полосы.! 5!6164 2ил /)ц)и&+и! Величину п<кледнего продольного изгиба Определяют I«) формуле где К,(к р и визн а продольного изги ба полосы; l> — ширина полосы; и — зазор между крочкал(и труб>юй заготовки в последней форЫОВО>!Ной h.l(. ТИ, JU КОЭффИЦИРНТ I!Xс(С сона; rl коэффицис нт пружинения, равный 0,001- — 0,01; rn — — коэффициент xtex»IIHческих свойств пол<кы равный rn=ln(1+ +<)„), где (7„-- относительное равномерное удлинение чатериала полосы. КОэффициент пружинения и зависит от толщины и механических свойств заготовки. Чем ченьше толщина и выше прочность м» г(ри»л» полосы, теч больше и и наоборот. В«, 1«,(«TIII!< поперечной деформ а цпи и»j)x iKIIt Ie слои по,70«ы в поперечном (танг IIIIH;I,!ВIIOAI I »Ир»влении растягиваются, а Внутр«ипи««жич»ются. Т»к»я эпюр» дефорЛlс!ЦИИ B(> (чожН»1 TO.II>KO В TOМ С7Л Чсl(, !.ОГДс) 5»1 О ГО В К»1 15 ПОП (P(»Ч ПОЛI СЕЧ I I H H f1 !) 110(! j!E 7 »(>Ò криви (пу Вы!)укло Tbfo на наружные слои, Т (. 1>п Il.(. 110«кольку полоса н»ходится В ft»TBtfx— гом состоянии и «об ltx плоскостей ее удержпв»к>т ролик»ми, это препятствует сс изгибу и IIO.KK» <ктается плоской. При ->том l3 ll<),10«e «озд»к>т напряжения, к<>горые «7 р<чят«H ее изогнуть в поперечноч II»ïð»B.I(нии выпук,!Остью Вниз. Таким Обр»зоч в и» руж и ы х слоя х полосы создают растягиВак>щи«. » 130 Внутренних сжичающие т»нг е и пи», I t> l I l>l(. и» и р я ж е н и я. Рассчотрим Осу!цествлепие способа и» Il P11л1(Р(IIPoизBО. I(тнс) тPx бы Рсlзм<>POM ()0)(, <:),О чм из «т»ли !О. Рулоны IIITpltll(. lllllp H ll0ft 1 86 м м р 3.5%1(IT B113»l K)T, e B» pftB» K)1 B ll (. п р(. ры Вн х к) 110. I 0«x и l(»р(3 и а hof1 ltт(. I ь 110дают па форл)О!3кл. I 1(. p(. д формовкой полосу подвергdK)T знак<и!еременночу пластическочу изгибл с натяжениеч в пятироликовом гибочпо-натяж ноч л с ройстве. ГIротягftB;»! IIE полосы осуществляют формОВОчныч «таноч «отп<кительным патяжепиеч и» Выхозе полосы из устройства О,! 0,2 презел» текуче«ти чатериа ld пол<кы. Г1ер t3t>l и роли к полоса огибает «низу, второй «ftepxx, трений — снизу, четвертый — сверхл. 11ятый и шестой роли! и Л Tilll;1 В,1И Вс>Н)т ОДИП Il ñlД jРЛ ГИ М, Т. (. . Гс1К, Ч ГО H x (к»! I(>iKBT В ОднОЙ ВеГ)ти кальн ой 11.10«кости, нерпеll,t!IêóTIBðttîé оси формовки. TBкич <к)разоч. усилие fl» пятом (последнем) изгибе прикладывают к полосе с наружной и внутренней плоскости. Пятых(и шестым роликами полосу изги()ilK)T Вначале выпуклостью вниз, т. е. на нарл жнуlo повер.(ность, а затем разгибают и плоской под lloT в формовочный cT»н. ГIри Til кой с xеч(полоса удержи вается от рil(5 55 пружинивания (в данном случае изгибания) в продольном направлении клетями формовочного стана, а от изгибания в поперечном направлении — пятым и шестым роликами гибочно-натяжного устройства, затем валками клетей с открытыми калибрами и разрезными шайбами валков закрытых калибровв. Beë и чину изгиба на последнем ролике определяют по формуле (1) . Коэффициент пружинения rl для полосы толщиной 3,0 мм из стали 10 принимаем равным 0,004, коэффициент»1 равен 0,24; коэффициент Пуассона 0,4, зазор между кромками в последней формовочной клети 3,5 мм. При таких исходных данных полоса в продольном направлении должна быть изогнута радиусом около 50 чм, а значит диаметр пятого ролика устанавливают равным 100 мм. Другие ролики с целью унификации также выполняют диаметром 100 мм. При необходимости величина тянущегO усилия может быть Отрегулирована путем Вертикального перемещения второго и четвертого роликов. Если бы полоса tte удерживалась внешними усилиячи, она бы изогнулась в продольном направлении lld радилс примерно 600 мм. Поскольку изгиб в поперечном направлении является следствием поперечной деформ»ции От продольного изгиба. кривизна .5»го!О!5ки в поперечнол(сечении определяется путем умножения продольной остаточной кривизны Hd коэффициент поперечной деформации для пластической деформации, равный О,, >- — 0,5 (здесь принят равным 0,4). Это значит, что Tàíãåíïèàëüíûå напряжения, которые возникают в поперечноч сечении заготовки, при снятии Внеп!Ие>! нагрузки изгибак>т заготовку Выпук:нктью вниз радиусом около 1500 мч. В формовочном стане з»готовку изгибают в»лкачи. При этом напряженное состояние, которое было создано в поперечном сечении полосы От продольного изгиба, сохраняется, поскольку формовочные клети устанавлиВают TilK, что очаги деформировапия перекрываются. Из последней формовочной клети j)il 5j)(. BI!Oil и! а ибо и B (B07 0BKd Выходит зазорОм 3,5 мм, равным ширине разрезной п»йбы. На участке между последней формовочной клетью и сварочной к«!етыю внешние усилия к заготовке не приложены, ПоэтоЧу таНГЕНцИаЛЬНЫЕ НаиряжЕНИя, КОТОрые ранее были наведены в полосе ее продольным изгибом, дополнительно изгибают заготовку. Beë Ifчина допол и ительног0 изгиба равна величине изгиба, на которую изогнулась бы плоская полоса после гибочнонатяжпого устройства, если бы ее не удерживали внешние усилия. Эта величина может быть охарактеризована углом изгиба, который определяется 1516164 10 где K„— b— Р и Формула изобретения rn=ln(1+о<,), составитель:3 Ветрова Редактор H. Лазаренко Техред И. Берес Корректор М Баси.lt>< tt;t Заказ 6322, 8 Тираж 693 Подписи<>с БН И11П11 Государственног
113035, Москва, Ж вЂ” 35. Ра> «t<. t;t>t на6.. д 4 5 Производственно-издательский комбинат «11ат< ит», г. Ужг<>род, 1.> I;>t,tl>tttt;t, lttl делением ширины полосы (186 мм) на радиус (1500 мм) и равен примерно 7 . Примерно такой же величине равен зазор между кромками заготовки, выходящей из последней формовочной клети. 3а счет дополнительного изгиба остаточными тангенциальными напряжениями кромки заготовки сходятся без внешнего воздействия (или с минимальным воздействием) со стороны сварочной клети. В сварочной клети осуществляют тол ько осадку нагретых кромок, поэтому распружинивания заготовки-трубы на выходе не происходит. После сварки труба xaëèáðóåòñÿ в калибровочном стане. Способ позволяет существенно уменьшить в шве растягивающие напряжения, возникающие вследствие распружинивания трубы после сварки. Следовательно, вероятность образования трещин существенно уменьшается и появляется возможность увеличить скорость сварки труб. Способ изготовления сварных труб, включающий подачу непрерывной полосы, ее знакопеременный пластический изгиб с растяжением, формовку трубной заготовки в формовочном стане, нагрев кромок заготовки, доформовку заготовки и сварку кромок в сварочной клети, калибровку трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб и скорости сварки за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений, перед формовкой, изгибая полосу в продольном направлении, ïîñледний продольный изгиб осуществляют выпуклостью в сторону наружных слоев полосы и устанавливают равным bpn(b+a) кривизна продольного изгиба полосы; ширина полосы; зазор между кромками трубной заготовки в последней формовочной клети; коэффициент Пуассона; 0,001 — 0,01, коэффи циент и рх ж инения; коэффициент механических свойств полосы, равный 25 где 6„— относительное равномерное удлинение материала полосы, а изгибающее усилие для последнего продольного изгиба прикладывают ио обеим плоскостям полосы.
