Способ изготовления прямошовных сварных труб конечной длины

 

Использование:.изготовление сварных прямошовных труб большого диаметра конечной длины преимущественно лазерной сваркой. Сущность изобретения: способ включает.подачу заготовки с продольным стыком, ориентацию стыка вдоль оси свар- . ки, при которой заготовку поворачивают относительно продольной оси и прикладывают сжимающее усилие до обеспечения контакта торцов кромок с боковыми поверхностями дисковых ножей. После ориентации стыка-стационарным ножом заготовку останавливают, а в стык вводят со стороны переднего и заднего концов заготовки дисковые ножи, сжимают кромки до обеспечения контакта торцов кромок с боковыми поверхностями дисковых ножей, выполняют на стыке шов длиной 150 мм, после чего освобождают задний конец стыка от контакта с одним из дисковых ножей. Окончательную сварку ведут с ориентацией стыка одним ножом. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 I) 5

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4951429/08 (22) 27.06,91 (46) 23.05;93. Бюл. N 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и-конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) П.Н.Калинушкин, В,Г,Фурса, А.С.Вавилин, А.М.Мельник, А,А.Рыбаков, В.С.Бендер и А.А.Верещагин (56) Инструкция технологическая по производству электросварных труб в ТЭСЦ-2 Харцызского трубного завода, Харцызск, 1976, Авторское свидетельство СССР

М 224734, кл. В 21 С 37/083, 1968. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЯМОШОВНЫХ СВАРНЫХ ТРУБ КОНЕЧНОЙ

ДЛИНЫ (57) Использование:. изготовление сварных прямошовных труб большого диаметра коИзобретение относится к области трубоэлектросварочного производства и может быть использовано при производстве труб большого диаметра преимущественно лазерной сваркой.

Одним из важнейших условий качественной сварки лазерным лучом является высокая, точность наведения луча на стык кромок и его высокая плотность(зазор не более 1 мм). Вместе с тем, в действующих технологических линиях, несмотря на использование центрирующих устройств как на агрегатах формовки заготовок,так и при их сварке, на заготовках . труб большого диаметра практически всегда имеет место винтообразное смещение кромок от образующей. Максимальные значения таких смещений, измеренные по торцам заготовок, достигают 40-50 мм, в среднем

„„SLI „„1816525 А1

В 21 С 37/08

- ь (, р ;;„-, 4ЬР йотек нечной длины преимущественно лазерной сваркой. Сущность изобретения: .способ включает. подачу заготовки с продольным стыком, ориентацию стыка вдоль оси сварки, при которой заготовку поворачивают относительно продольной оси и прикладывают сжимающее усилие до обеспечения контакта торцов кромок с боковыми поверхностями дисковых ножей. После ориентации стыка. стационарным ножом заготовку останавливают, а в стык вводят со стороны переднего и заднего концов заготовки дисковые ножи, сжимают кромки до обеспечения контакта торцов кромок с боковыми поверхностями дисковых ножей, выполняют на стыке шов длиной 150 мм, ) после чего освобождают задний конец стыка от контакта с одним из дисковых ножей.

Окончательную сварку ведут с ориентацией стыка одним ножом. 2 ил.

aem3

+-15 — 20 мм. Лазерные сварочные устройст- СО ва как правило оснащаются прецизионными системами наведения луча на стык с точностью до сотых или десятых долей мил- (Я лиметра в зависимости от толщины свариваемого металла. Такие системы могут эффективно работать, если поле разброса отклонений стыка от оси составляет не более 1,5-2 мм. Следовательно, обязательным условием применения высокоэффективного процесса лазерной сварки при производстве труб большого диаметра является сведение к необходимому минимуму винтообразного смещения кромок свариваемых заготовок. Анализ показывает, что основными причинами винтообразного смещения стыка кромок от образующей цилиндрической заготовки являются;

1816525

f . — неточности установки листа относительно формующего инструмента центрирующими устройствами и смещения листа в момент начала формовки, когда лист уже освобожден от воздействия центрирующих устройств, но еще не зафиксирован в формующем инструменте (см,фиг,1а, смещение кромок А) — заготовки вследствие несимметричности приложения к ней усилий эаталкивания в трубоэлектросварочный стан и усилий сопротивления ее перемещению со сторойы инструмента трубоэлектросварочного стана

- (см.фиг,16, смещение кромок + +A), Удовлетворительные способы или устройства, полностью устраняющие указанные причины пока не найдены, не решают эту проблему и применяющиеся на трубосварочных станах способы центрирования заготовок.

Известные способы центрирования эа- 20 готовок перед входом в трубоэлектросварочный стан применяющиеся на станах дуговой сварки наружного шва трубоэлектросварочных агрегатов (ТЭСА 530-820 и ТЭСА 1220 Челябинского трубопрокатного 25 завода, а также ТЭСА 1020 Новомосковско.го трубного завода)предусматривают разворот заготовки подъемно-поворотными роликами кромками в верхнее положение, опускание трубы на рольганг и подачу ее по 30 рольгангу в стан (например цепным заталкивателем),таким образом, чтобы между кромками вошел направляющий нож, стационарно закрепленный перед входом в стан.

При дальнейшем движении заготовки она попадает ввалки стана,,под действием которых на участке до сварочной клети кромки постепенно сводятся встык.

Недостатком этого способа является невозможность как-то повлиять.на винтооб- 40 разное смещение кромок, полученное при формовке, т.к; заготовка остается свободной.вплоть до входа ее переднего конца в клети стана, Здесь неправильное положение заготовки фиксируется валками клетей 45 .стана и при дальнейшем ее продвижении винтообразное смещение кромок вызывает значительные отклонения стыка от оси сварки. При проектировании станов для обеспечения возможности наведения электродов 50 на стык в расчет принимают его смещение

-50 мм, в обе стороны от центральной оси сварки. Сохраняется в этом случае и опасность дополнительного к полученному при формовке смещения кромок, вследствие 55 возникновения случайных несимметричных усилий сопротивления при входе заготовки в валки клетей, а также опасность задиров на торцевых поверхностях кромок при их трении о нож, что не позволяет получить стык требуемой плотности.

Более близким по своей технической сущности предлагаемому, является способ, заключающийся в центрировании кромок перед входом в стан в двух точках, одной из которых является направляющий нож, аналогичный описанному выше, а второй — вращающийся дисковый нож. дополнительно размещенный между клетью стана и направляющим ножом, Этот способ, используемый на стане для сборки заготовок и сварки технологического шва в ТЭСЦ М2 на

ТЭСА "1220-1420" Харцызского трубного завода, выбран нами в качестве прототипа.

Краткие описания элементов этого способа имеются в технологической инструкции (см.; например, "Инструкция технологическая по производству электросварных труб в ТЭСЦ2 Харцызского трубного завода" 197б r,) При этом способе заготовку удается частично

"раскрутить" в обратную сторону, т.е. уменьшить примерно на 30-40/ смещение кромок по винтовой линии, однако полностью устранить практически не удается (см.фиг.16). Это вызвано тем, что, как и в предыдущем случае, заготовка вплоть до входа ее переднего конца в валки клетей стана остается свободной и наличие двух ножей никак не исправляет винтообразность кромок, полученную при формовке.

После входа переднего конца заготовки в валки клети стана положение заготовки оказывается зафиксированным (правая, см.фиг.16) кромка прижимается к ножам или к одному из них, появляются усилия раскручивания заготовки в сторону устранения винтообразности кромок, вследствие малого расстояния между ножами и клетью, а также жесткой фиксации переднего конца заготовки в валках стана, усилия при>катия кромок к ножам (или" к одному из них) резко возрастают, что сопровождается искривлением кромок и их задирами особенно при трении о неподвижный нож. Оба эти явления крайне нежелательны при дуговой сварке под флюсом и исключают полностью возмо>кность сварки лазерным лучом, т.к, неплотности стыка (зазор между кромками) часто превышают диаметр луча.

Целью изобретения является устранение винтообразного смещения кромок от образующей заготовки, их задиров и искривлений для получения плотно о стыка и возможности точного наведения лазерного луча на стык, что в комплексе позволит использовать при.производстве тг>,б большого диаметра высокоэффективный процесс лазерной сварки.

1816525

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем разворот заготовки кромками в верхнее положение, ее подачу в клети сварочного стана так, чтобы последовательно установленные перед клетями неподвижный направляющий и вращающийся дисковый ножи, стационарно выставленные в одной вертикальной плоскости с осью сварки, располагались в зазоре между кромками, заготовку, после ее разворота кромками в верхнее положение и полного прохождения через направляющий нож, останавливают перед входом в клети стана, вводят в зазоры между кромками два разнесенных по длине заготовки дисковых ножа, после чего эти ножи возвращают в фиксированное положение соосное с осью сварки, к ним синхронно с двух сторон специальными роликами прижимают кромки так, чтобы зазор между ними был минимальным и соответствовал толщине дискового ножа и располагался симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось сварки, и в таком заневоленном положении заготовку подают в тянущую, а затем и сварочную клети стана. При этом заневоленное в двух центрирующих устройствах положение заготовки сохраняют до . тех пор,пока не будет сварено около 150 мм стыка, после чего конец заготовки может выйти из зоны действия первого из них по ходу заготовки, В результате проведенных патентных исследований технических решений, имеющих признаки, сходные с оптимальными признаками формулы, не обнаружено, Поэтому полагаем, что предло>кенный способ соответствует критерию существенные отличия.

Предлагаемый способ, схема которого приведена на рис.2,осуществляется следующим образом:

Поступающую к стану заготовку(1) останавливают на последнем участке транспортного рольганга (2) с помощью подъемноповоротных роликов (3) поворачивают кромками в верхнее положение и опускают на рольганг (2). В конце рольганга (2) установле на станина, на которой закреплен направляющий нож (4), являющийся одновременно опорой для штанги, несущей внутреннюю оправку. Повернутую заготовку подают вперед так, чтобы направляющий нож (4) вошел в зазор между кромками. После того как за дний конец заготовки (1) минует направляющий нож(4) заготовку(1) останавливают на участке центрирования выдвижным упором (на рис. не показан),который вслед за этим убирают. Учас;"ок центрирования оснащен двумя П-образными станинами. разнесен5

20 э

55 готовки, а при подаче заготовки в стан в заневоленном состоянии, необходимо чтобы ролики вращались вокруг осей. лежащих в плоскости, перпендикулярной оси заготовки (1), В данном случае наиболее просто эта задача решается путем попеременного ввода в контакт с заготовкой роликов (10 и 11 ными по длине заготовки на расстояние не менее 0,6 ее длины, каждая из которых снабжена в верхней части дисковыми ножами (5) имеющими воэможность перемещаться по вертикали и по горизонтали (поперек оси заготовки)и двумя парами боковых роликов

1 (6), имеющих возможность перемещаться по горизонтали (поперек оси заготовки) синхронно навстречу друг другу и наоборот.

Дисковые ножи (5) используя их горизонтальное и вертикальное перемещение, вводят в зазор и возвращают в фиксированное положение в вертикальную плоскость, проходящую через ось сварки, при необходимости дополнительно поворачивая заготовку, Вслед за этим синхронно сближая боковые ролики (6), воздействующие на заготовку(1), кромки прижимают с обеих сторон к дисковым ножам (5),фиксируя зазор между ними, равный толщине ножа не более 10 мм, При этом винтообразное смещение кромок устраняется, т.к. они располагаются строго по образующим цилиндра-заготовки, симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось сварки (7). В таком заневоленном состоянии заготовку подают сначала в приводную тянущую клеть (8), а затем с помощью тянущей клети со скоростью сварки в сварочную клеть (9), где кромки сводятся в стык и свариваются, Процесс подачи заготовки(г) под сварку в заневоленном отцентрированном состоянии продолжается до тех пор,пока в сварочной клети (9) не окажется проваренным стык кромок длиной около 150 мм, после чего кромки заднего конца заготовки могутсойти с первого дискового ножа (5), так как упругий возврат заготовки к винтообразному смещению кромок, неизбежно сопровождающимся их смещением друг относительно друга в продольном направлении, уже невозможен. Учитывая, что заданное правильное положение переднего конца заготовки зафиксировано в варочной клети (9), а задний конец удерживается в требуемом положении вторым дисковым ножом (5), невозможны и какие-либо дополнительные смещения кромок от воздействия инструмента стана. Очевидно, что на участке центрирования заготовки все ролики, соприкасающиеся с заготовкой, должны обеспечивать ее свободное поворачивание, т,е. вращаться вокруг осей параллельно оси за1816525 а также 6 и 12) соответствующего направления вращения, Из приведенного описания следует, что практически все узлы, необходимые,для реализации предложенного способа, входят в число используемых в трубосварочном производстве, и хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. Потребуется лишь повышенная точность их изготовления и монтажа.

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению с известным, позволяет устранить винтообразное смещение кромок от образующей и их повреждения {задиры и искривления), вследствие чего будут созданы все необходимые условия для использования высокопроизводительного и эффективного. процесса лазерной сварки при . производстве сварных труб большого диаметра.

Формула изобретения

Способ изготовления прямошовных сварных труб конечной длины, включающий подачу трубной заготовки с продольным стыком на сварку, ориентацию стыка вдоль оси сварки посредством стационарного и двух дисковых ножей, при которой заготовку поворачивают относительно продольной

5 оси и сближают кромки, прикладывая сжимающее усилие, в направлении, перпендикулярном плоскости ножей, и сварку стыка, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб и возможности

10 использования высокоэффективных процессов сварки, преимущественно лазерного, при производстве труб большего диаметра путем исключения дефектов винтообразного смещения кромок и эадиров на

15 их поверхности, перед сваркой заготовку останавливают, вводят в стык со стороны переднего и заднего концов дисковые ножи соосно с осью сварки, прикладывают сжимающее усилие с обеспечением контакта

20 кромок с боковыми поверхностями дисковых ножей, сваривают стык длиной 150 мм и последующую сварку проводят с ориентацией стыка одним дисковым ножом.

Составитель П. Калинушкин

Редактор О. Станина Техред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1695 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитвта по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж- .5, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, } жц)род, ул,Гагарина, 101