Способ изготовления прецизионной трубы

 

(57) Изобретение относится к производству труб сваркой и может быть применено при изготовлении толстостенных труб. Сущность изобретения: способ состоит в изготовлении сварной прямошовной трубной заготовки диаметром: Dбд²/Dпр(2 - tбд/tпр)≅Dс≅tбд/tпр·Dбд²/Dпр, где Dc, Dбд, Dпр - диаметр соответственно сварной трубкой заготовки, трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы; tбд и tпр - толщина стенки соответственно трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы, обработки полученной заготовки до разностенности: Рз≅Рпр(Dбд/Dпр), где Рз и Рпр - разностенность соответственно трубы перед безоправочным деформированием и прецизионной трубы, выполнения безоправочного деформирования с утолщением стенки трубной заготовки и холодного волочения на оправке. Предложенный способ изготовления позволяет получать сварные трубы с толщиной стенки порядка 6-7 мм и разностенностью до 0,2 мм. 1 табл.

Изобретение относится к производству труб сваркой и может быть применено при изготовлении толстостенных труб, к которым предъявляются повышенные требования по разностенности.

Известен способ изготовления сварных прямошовных труб, при котором исходную полосу формуют в трубную заготовку, сваривают продольные кромки последней, удаляют наружный и внутренний грат с местным утонением стенки трубы на 2,5% и выравнивают стенку трубы по поперечному сечению холодным деформированием с суммарной деформацией 60-90% (см. а.с. СССР N 707642, В 21 С 37/08).

Этот способ имеет повышенную трудоемкость, т.к. для выполнения степени деформирования 60-90% требуется увеличение количества переходов, при этом трубная заготовка должна быть сварена из листа большей толщины, чем толщина стенки готовой трубы, т.к. при последующей деформации происходит значительное утонение стенки трубной заготовки.

В случае использования этого способа для изготовления толстостенной стальной трубы (толщина стенки t > 4 мм), такая повышенная толщина листа приведет к значительному увеличению диаметра сварной заготовки, т.к. при формовании трубной заготовки ее диаметр зависит от толщины листа, например, для изготовления трубы 45х7, учитывая уменьшение стенки при деформировании, трубную заготовку необходимо сварить из листа толщиной 8 мм. При такой толщине листа возможно сформовать трубу диаметром только порядка 150 мм.

Процесс последующего деформирования такой трубной заготовки с увеличенными диаметром и толщиной стенки трудоемкий, т.к. требует большего количества переходов.

Кроме того, деформирование с большим числом переходов, при которых уменьшается не только диаметр, но и толщина стенки заготовки, может привести к тому, что, получив нужный диаметр, не будет достигнута нужная толщина стенки и наоборот.

Так и толстостенные (толщина стенки t>4 мм) стальные трубы, изготовленные описанным выше способом, имеют большую разностенность. Это объясняется тем, что для изготовления таких труб используется сварка давлением, при которой на стенке трубы в зоне сварного шва образуется утолщение, которое не устраняется при дальнейшем деформировании трубной заготовки.

Известен другой способ изготовления прецизионной трубы, включающий сварку давлением прямошовной трубной заготовки из листа толщиной не менее толщины стенки прецизионной трубы, удаление грата, безоправочное деформирование, холодное волочение на оправке (см. а.с. СССР N 1540889, В 21 С 37/08).

Этот способ изготовления трубы менее трудоемкий, т.к. снятие грата на сварной трубной заготовке происходит со значительно меньшим утонением стенки, чем в ранее описанном способе, что влечет за собой уменьшение степени последующего деформирования и уменьшение количества переходов. Однако по остальным показателям этот способ аналогичен предыдущему.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления сварной толстостенной трубы с повышенной геометрической точностью за счет снижения разностенности.

Для решения данной задачи в способе изготовления сварной прецизионной трубы, включающем сварку давлением прямошовной трубной заготовки из листа толщиной не менее толщины стенки прецизионной трубы, удаление грата, безоправочное деформирование, холодное волочение на оправке, трубную заготовку сваривают диаметром: где Dc, Dбд, Dпр диаметр соответственно сварной трубной заготовки, трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы, tбд и tпр толщина стенки соответственно трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы, перед безоправочным деформированием трубную заготовку обрабатывают до разностенности: где Рз и Рпр разностенность соответственно трубы перед безоправочным деформированием и прецизионной трубы, а безоправочное деформирование выполняют с утолщением стенки трубной заготовки.

Сваривание трубной заготовки диаметром, определяемым соотношением (см. экспликацию выше), позволяет получить после дальнейшей обработки готовую трубу с необходимыми диаметром и толщиной стенки, т.к. позволяет определить такое соотношение диаметра сварной заготовки и толщины ее стенки, которое бы учитывало их изменение в процессе деформации и обеспечило бы получение готовой трубы с нужными размерами диаметра и толщины стенки одновременно.

Нижний предел Dс определен минимальным диаметром трубной заготовки, которую можно сформировать из листа данной толщины.

Верхний предел Dс ограничен минимальным количеством переходов, необходимых для получения трубы с нужными размерами.

Если сварить трубу большего диаметра, деформирование придется вести с большим количеством переходов, при которых уменьшается не только диаметр, но и толщина стенки, в результате чего получив нужную толщину стенки, можно не достигнуть нужного диаметра и наоборот.

Приведенное выражение получено из того, что отношение диаметра сварной трубной заготовки к диаметру заготовки после безоправочного деформирования отличается от отношения диаметра после безоправочного деформирования к диаметру прецизионной трубы на величину относительного изменения толщины стенки при холодном волочении на оправке.

Обработка перед безоправочным деформированием трубной заготовки до разностенности: (см. экспликацию выше) позволяет после удаления утолщения в зоне сварного шва, образовавшегося в процессе сварки, получить заготовку, которая при последующем деформировании обеспечивает требуемую разностенность трубы. Соотношение определено экспериментально и отражает зависимость между отношением разностенности трубной заготовки перед безоправочным деформированием к разностенности прецизионной трубы и отношением диаметра заготовки после безоправочного деформирования к диаметру прецизионной трубы.

Обработка трубной заготовки перед безоправочным деформированием позволяет добиться нужной разностенности, у сварной трубной заготовки, которая имеет внутреннее отверстие значительно большего размера и более круглой формы, а также более локализованное утолщение в зоне сварного шва, чем у трубной заготовки после безоправочного деформирования.

Выполнение безоправочного деформирования с утолщением стенки трубной заготовки позволяет перед холодным волочением на оправке, сопровождающимся обязательным утонением стенки, получить трубную заготовку с толщиной стенки, учитывающей это утонение. Получение необходимого утолщения не за счет увеличения толщины листа, позволяет изготовить сварную трубную заготовку из листа меньшей толщины и, соответственно, с меньшим диаметром.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Из стального листа, толщиной не менее толщины стенки прецизионной трубы, сваривают давлением прямошовную трубную заготовку диаметром:

(см. экспликацию выше), который учитывает изменение диаметра и толщины стенки в процессе деформирования и обеспечивает получение прецизионной трубы с нужным диаметром и толщиной стенки.

Сваренную таким образом трубную заготовку обрабатывают до разностенности:

(см. экспликацию выше), для чего удаляют утолщение, образовавшееся в процессе сварки давлением. Эту обработку выполняют перед безоправочным деформированием на внутренней поверхности сварной трубной заготовки. Таким образом получают заготовку, которая при последующем деформировании обеспечивает требуемую разностенность прецизионной трубы. Затем полученную трубу подвергают безоправочному деформированию (редуцированию или безоправочному волочению) с утолщением стенки заготовки. В результате получают заготовку с припуском, необходимым для последующего холодного волочения на оправке. После этого трубную заготовку подвергают холодному волочению на оправке, при этом получают прецизионную трубу с нужными размерами и разностенностью.

Пример конкретного исполнения.

Предложенным способом изготовили трубы трех типо-размеров для цилиндра скважинного штангового насоса из стали 22ГЮ с размерами:
1. Dпр 60 мм, tпр 6,9 мм;
2. Dпр 45 мм, tпр 6,8 мм;
3. Dпр 45 мм, tпр 6,5 мм.

На трубосварочном стане 102-377 производили непрерывную формовку полосы в трубную заготовку, кромки которой нагревались токами высокой частоты (до t 1200 град) и сваривались давлением (размеры сварной трубной заготовки см. табл.). На этом же стане гратоснимателем удаляли наружный и внутренний грат, производили резку сварной трубы на мерные заготовки.

Трубная заготовка, полученная таким способом, имела утолщение в зоне сварного шва (толщиной порядка 1 мм и шириной до 25 мм). Это утолщение удаляли с внутренней поверхности трубной заготовки на протяжном станке РТ 61501 специальной строгальной двухрезцовой головкой, при этом добивались нужной разностенности (см. табл.).

Затем трубную заготовку подвергали безоправочному деформированию с утолщением стенки. Безоправочное деформирование производили на 12-и клетьевом валковом редуционном стане (редуцирование) или на волочильном стане с усилием 600 кН (волочение без оправки), в зависимости от величины, на которую надо утолщить стенку (см. табл.). Утолщения стенки при редуцировании добивались путем исключения натяжения между клетями, утолщения стенки при волочении без оправки путем протяжки через монолитную волоку с углом конусности 13 град в два перехода без промежуточной термообработки. Затем выполняли холодное волочение на короткой оправке за один или несколько переходов (см. табл.) на волочильном стане.

Из таблицы видно, что предложенный способ изготовления позволяет получать сварные трубы с толщиной стенки порядка 6-7 мм и разностенностью до 0,2 мм.

Формула изобретения

Способ изготовления прецизионной трубы, включающий сварку давлением прямошовной трубной заготовки из листа толщиной не менее толщины стенки прецизионной трубы, удаление грата и безоправочное деформирование, отличающийся тем, что трубную заготовку сваривают диаметром

где D_с, D_бд, D_пр диаметр соответственно сварной трубной заготовки, трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы;
t_бд, t_пр толщина стенки соответственно трубной заготовки после безоправочного деформирования и прецизионной трубы,
перед безоправочным деформированием трубную заготовку обрабатывают до разностенности поперечного сечения

где P_з, P_пр разностенность поперечного сечения соответственно трубы перед безоправочным деформированием и прецизионной трубы,
в процессе безоправочного деформирования получают трубную заготовку с толщиной стенки трубы, превышающей толщину стенки сварной трубной заготовки, и затем осуществляют холодное волочение на оправке до получения прецизионной трубы заданных размеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1