Способ изготовления электросварных прямошовных труб

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления сварных труб, преимущественно из высоколегированных сталей и сплавов. Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества сварных труб. Способ включает гибку полосы в трубную заготовку, сварку кромок трубной заготовки и калибровку сваренной трубы. В процессе гибки полосы формовку по радиусу, меньшему радиуса готовой трубы, чередуют с операциями расформовки. Формовку срединной части полосы осуществляют до значения напряжения изгиба σ 0=(1,01...1,40)σ тр, где σ тр - напряжение на поверхности заготовки, изогнутой радиусом готовой трубы. При последующей формовке периферийных зон заготовки одновременно расформовывают ее срединную часть, до получения на ее поверхности заданной величины напряжения расформовки (разгиба). Приведена математическая зависимость для определения величины упомянутого напряжения. Способ позволяет создавать в заготовке условия, исключающие возникновения напряжений, растягивающих сварной шов, повысить производительность процесса за счет увеличения скорости сварки. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU„„5 1403 (Si)S В 21 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601943/27-27 (22) 22.09.88 (46) 30.07.90. Бюл. ¹ 28 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) E.M.Õàëàìåç, Ю.П.Приходько, В.Б.Буксбаум, IO.Н.Бобылев, А.Ю.Небогатов, Е.М.Кричевский и А.В.Мотырев (53) 621.774.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 889192, кл . В 21 С 37/26, 1979. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСВАРHbIX ПРЯМОИОВНЫХ ТРУБ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления сварных труб, преимущественно из высоколегированных сталей и сплавов. Цель изобретения — повышение производительности и улучшение качества сварных труб.

Способ включает гибку полосы в трубную заготовку, сварку кромок трубной

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления электросварных прямошовных труб, преимущественно, из высоколегированных сталей и . сплавов с высокими прочностными и упругими свойствами.

Цель изобретения — повьппение производительности процесса и улучшение качества сварных труб.

На фиг.1 схематично представлена диаграмма напряжения (P) деформации (с), описывающая процесс формоиэменения трубной заготовки; на

2 заготовки и калибровку сваренной трубы. В процессе гибки полосы формов-, ку по радиусу, меньшему радиуса готовой трубы, чередуют с операциями расформовки. Формовку срединной части полосы осуществляют до значения напряжения изгиба 6 (1,01-1,40) тр где — напряжение на поверхности заготовки> изогнутой радиусом готовой трубы. При последующей формовке периферийных эон заготовки одновременно расформовывают ее срединную часть до получения на ее поверхности заданной величины напряжения расформовки (раэгнба). Приведена математическая зависимость для определения величины упомянутого напряжения. Способ позволяет создавать в заготовке условия, исключающие возникновения напряжений, растягивающих сварной шов, повысить производительность процесса за счет увеличения скорости сварки. 5 ил. фиг.2 — 5 — профили трубной заготовки на различных стадиях формоизменени я, Способ из готовления электросварных прямошовных труб осуществляется следуюцим образом.

Срединную часть исходной полосы в . а, клетях с открытым калибром формуют по. радиусу г, меньшему радиуса готовой трубы (фиг.3), до достижения значения деформаций Е,, соответствующего значению напряжения изгиба C, = (1,01-1,40) 6 (фигol), Значение напряжения изгиба d, соответствую1581403 щее деформации Е (фиг,1), возникает в начальной. стаЯии формовки при деформировании срединной части заготовки по радиусу r, равному радиусу готовой трубы г „ (фиг.2). Под сре5 динной частью заготовки понимается участок ее периметра, составляющий 0,3-0 5 общей ширины полосы перед формовкой. При последующей операции формовки периферийных зон полосы (фиг 4) по радиусу r„, меньшему радиуса готовой трубы г „, одновременно расформовывают срединную часть заготовки по радиусу r<, большему радиусу готовой трубы r „ (фиг.4). ° При этом в срединной части трубной заготовки возникают напряжения разгиба:

,(1-2 +2 ш Ет / -ф)

Е - 2 .m-Ь /Е сответствующие деформации разгиба срединной части полосы f, р (фиг. 1).

В результате при обратном пружинении срединной части заготовки до значения радиуса изгиба, равного радиусу го- . товой трубы r, и одновременном распружинивании периферийных зон от радиуса гп до значения радиуса изгиба, равного радиусу готовой трубы т „т, 30 обеспечивается получение перед сваркой заготовки без зазора между кромками с радиусом r г т (фиг.5

В зависимости от типа трубоэлектросварочного агрегата (T3CA) воз- 35 можно дополнительно осуществление операции редуцирования заготовки перед сваркой в дополнительных формовочных клетях с закрытым калибром.

Соотношение . бр=(1,01-1,40} 2 40 определено по результатам экспериментального моделирования процесса формовки при деформации образцов в лабораторном гибочном прессе и промьппленных испытаний. 45

Приняв степенной закон упрочнения, связь между напряжениями и деформациями в процессе формоизменения можно записать в виде тр= В. Я тр! (1) 50 где В,ш - коэффициенты степенной аппроксимации кривой упрочнения, которые определяются иэ диаграммы растяжения

В = Ь (1+ d<)m; ш=1п(1+сРр), (1a)

В данном случае используют следукщие выражения:

М å в

В = агюм; m lg — /ln (1 б)

6т т где dp - относительное равномерное удлинение, определяемое в соответствии с ГОСТ 11701-84

68, 6 — соответственно предел прочности и текучести материала трубной заготовки, кг/мм; и

Ят, ЕЕ- соответственно деформация, при которой наступает текучесть и разрушение материала трубной заготовки.

В свою очередь

Етр т.т где h - толщина стенки трубы, мм;

r - радиус трубы, мм;

Аналогично можно записать З=.В(); Я,=„, (2)

2 o . 2ге

Из экспериментальных данных установлено, что оптимальное соотношение между значениями напряжений изгиба и Д (фиг.1), определяемых соото тp ветственно радиусами изгиба срединной части заготовки r u r ìîæíî г,т записать в виде

r г,т

0 1,1-2,5 (3)

Объясняется это тем, что при деформировании образцов и труб по радиусу r <г т/2,5 возможно получение заготовки без зазора между кромками, однако на образце или трубе в этом случае остаются неустранимые в дальнейшем искажения профиля попереч- ного сечения. Кроме того, такая схе ма деформнрования заготовки практически неосуществима на непрерывных трубосварочных станах современных конструкций.

При значении радиуса гиба срединной части образцов или труб г +r /

/1,1 практически не наблюдалось обратного пружинения заготдвки, т.е. не удавалось сформовать заготовку без зазора между кромками перед сваркой, так как значительная часть последующей деформации разгиба заготовки (го радиусу г фиг.4) в этом случае осуществляется в упругой .области и исчезает .после снятия нагрузки (усилия деформирования), Учитывая экспериментальное соотношение (3), можно записать 0 /5т

1581403

Отсюда К =

Для стали X18H107:

m=0 131;

E =0,40;

Ет =Ор002.

В=67,6 кг/мм ;

6 =60 кг/мм ;

b,= 30 кг/мм ;

Минимальные и максимальные значения величин "m" для используемого диапазона марок. сталей и сплавов определено путем аппроксимации кривых упрочнения, полученных в результате испытаний образцов на растяжение степенной зависимостью, щ О, 1, ш " 0,35.

16,1 и, следовательно, бр (1,01-1,40) 6«.

Меньшие значения диапазона

=(1,01-1 ° 2) 6тР оптимальны для наиболее пластическйх сталей и сплавов.

Большие значения 6 = (l 2-1 40) b целесообразно применять при производстве труб из сталей и сплавов с повышенными упругими свойствамн.

Напряжение изгиба было выбрагр но в качестве исходного параметра, относительно которого определяется текущее значение напряжений 5, вслед- 5 ствие экспериментально установленной тесной взаимосвязи значений 6 Р и значения при последующей разгибке.

Кроме того, значение 6 с достаточной точностью может быть определено для каждого типоразмера трубы и конкретного материала заготовки.

Выражение для определения оптимальных значений разгибки срединной части полосы 6 получено следующим образом.

Из представленной на фиг. l диаграм-, мы напряжения — деформации, описывающей процесс формоизменения заготовки, 40 следует, что искомое значение оптимапьной величины определяют по точке А, являющейся местом пересечения кривой 2, описывающей процесс раз-. гибки заготовки, и прямой 3, описывающей процесс пружинения заготовки.

Уравнение кривой 1, соответствующей процессу изгиба заготовки, в координатах 6 - Е записываются в.виде

6 =B E.

Уравнение кривой 2 в координатах

Q — Я с учетом принципа Мазинга,записывается в виде

,= гв (-„,-)", ®

Дпя перевода уравнения кривой 2 в систему координат 6- C в выражение (4) подставляют значения

6; Й P.-C.

То гд а выражение (4) можно з аписать в виде

6= 6,— - 2a (. ) . (5)

Уравнение прямой 3 записывается s виде т ) (6)

Приравнивая выражения (5) и. (6) и подставляя вместо с значение получаем

Е -Е m

Ь -2 В (— --,— ) = Е (Е-Я ). о 2 Ð

При преобразовании полученного уравнения, предполагая для упрощения, 2 что E ((Г, возмем в разложении (с.-E„) только два члена, тогда получаем выражение для о + Е тр

E (7)

Р 2 1-m

Е- () . В-ш

Е, Подставляя значение с в выражеР ние (6), получаем

1-т

6о 1-2 Е . Е т

P 1-m тр

Е- (— ) -m ° В

Е, После несложных преобразований записываем

Ь = Е

P 6

Š— 2 ш -«о

Со

Пример. При изготовлении труб

60хг мм из стали Х18Н10Т на опытнопромышленном стане "10-60" МТ3 методом аргонно-дуговой сварки срединную часть заготовки в .клетях с открытым калибром формовали по радиусу готовой трубы до достижения значений напряжений гиба, равных (т.

6, = В а„; Р, = —,— —,— =,033, Таким образом, значение 6: составляет g =67,3 .0,033р" =43,2кг/мм .

Затем в клетях с закрытым калибром (возможно использование также калибров с открытым профилем) срединную часть заготовки шириной 0,4 ширины исходной полосы формовапи до дости1581403 сом r, меньшим значения радиуса готовой трубы и составившим z „ =27,3, одновременно производили разгибку в последних клетях с.закрытым калибром срединной части заготовки. Разгибку (расформовку) осуществляли до достижения значения бр

0,349 о,969 2 0 131 0 033 ф с

0 057

= — 33,0 кг/мм б = 21000

P о969, 47 5

21000 - 2 +.Π.131 --2—

0,057

I расчетов технологического инструмента заявленных соотношениях могут быть однозначно учтены все характеристики требуемого типа изготовляемых . труб.

Формула изобретения

Способ изготовления электросварных прямошовных труб, включаниций гибку полосы в трубную заготовку, в процессе которой операции формовки по радиусу, меньшему радиуса готовой трубы на центральных и периферийных участках, чередуют попеременно с операциями расформовки, сварку кромок трубной заготовки и последующую калибровку трубы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества, формовку срединной части полосы осуществляют до достижения напряжения изгиба Ъ =(1,01-1,40) 6 Р,а при по- следующей формовке периферийных зон трубной заготовки одновременно расформовывают ее центральную часть до достижения значения напряжения

; 1-21 +(21 ш Е ) Е, j/E-2 m (6, И,))

P где Е - модуль упругости материала

2. трубы, кг/мм

m постоянная величина для заданного материала заготовки, 0 определяемая по диаграмме растяжения;

Ь у - напряжение изгиба в заготовке, деформированной по радижения значения напряжения гиба 6<-=

1,1,., т.е. 6О =47,5. При этом радиус формовки срединной части заготовки r составлял 17,5 мм.

При осуществлении операции формовки периферийнъгх зон заготовки радиуПри этом радиус расформовки r z срединной части составлял 31,8 мм.

При последующем обратном упругом пружинении заготовки на участке между последними формовочными клетями и сварочным. узлом отсутствовал зазор между кромками за счет внутренних напряжений в заготовке.

Последнее позволило поднять скорость сварки до 5 м/мин. Качество сварного шва при этом удовлетворяло существующим требованиям, Изобретение позволяет за счет оптимального выбора параметров деформации заготовки .гарантированно создавать в последней условия, исключающие возникновение растягивающих сварной.шов напряжений и повысить производительность процесса. Кроме того, полученные оптимапьные соотношения параметров операций деформирования и их последовательность позволяет производить заявленным способом практически весь диапазон размерного и марочного сортамента высоколегированных труб, так как в необходимых для усу, соответствующему радиусу готовой трубы, кг/мм

Е - деформация изгиба, соответствующая напряжению изгиба;

- деформация изгиба заготовки, сформованной по радиусу. готовои трубы.

I58l403

1581403

Составитель В.Шаброва

Редактор М,Бандура Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 2050 Тираж 488 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

11)035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101