Способ высадки концов труб

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в трубном производстве при изготовлении труб нефтяного сортамента с утолщенными концами. Последовательно осуществляют несколько циклов, состоящих из операции нагрева конца трубы и операции его высадки пуансоном в полости разъемной матрицы на высадочном прессе. На второй операции высадку проводят с использованием матрицы и пуансона тех же размеров, что и при высадке на первой операции. Кроме того, высадку на второй операции осуществляют с величиной усадки, которую определяют из приведенного соотношения в зависимости от величины отклонения толщины стенки трубы, номинального наружного диаметра трубы и номинальной толщины стенки трубы. В результате обеспечивается уменьшение отклонений геометрических размеров внутренних зон высадки.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубному производству, и может быть использовано при производстве труб нефтяного сортамента с утолщенными концами, предназначенными под нарезку резьбы или приварку замков.

Известен способ комбинированной высадки концов труб, включающий несколько последовательных операций нагрева конца трубы и его деформации пуансоном в полости разъемной матрицы высадочного пресса (Ткаченко В.А. Трубы для нефтяной промышленности / В.А. Ткаченко, А.А. Шевченко, В.И. Стрижак, Ю.С. Пикинер. - М.: Металлургия, 1986. - С.119-128 - [1]). Особенностью способа является то, что на второй операции высадки используют матрицу большего диаметра рабочей полости и пуансон меньшего диаметра по сравнению с матрицей и пуансоном, используемыми в первой операции. При этом в процессе высадки металл течет как в сторону матрицы, так и в сторону пуансона (комбинированная высадка).

Существенным недостатком способа высадки труб [1] является нестабильность размеров внутренних зон (цилиндрической и переходной) высаженного конца, обусловленная различными факторами, главным из которых является наличие отклонений размеров наружного диаметра и толщины стенки высаживаемого конца трубы. Так как пуансон при настройке центрируется по оси высадки, совпадающей с продольной осью полости матрицы, то при наличии отклонений в толщине стенки осаживаемого участка трубы смещаемый объем металла при высадке неодинаков. Поэтому после высадки в первой операции в различных продольных сечениях высаженного конца наблюдается разная длина внутренних зон высадки. Поскольку следующие операции высадки пропорционально увеличивают длину внутренней переходной зоны и уменьшают длину внутренней цилиндрической зоны, различие в длине этих зон в продольных сечениях готового высаженного конца трубы сохраняется. Это приводит к необходимости оставлять увеличенный припуск металла, требуемый для проведения механической обработки торца трубы, что увеличивает коэффициент расхода металла. Кроме того, наблюдается тенденция заказчиков труб оговаривать минимальную длину внутренней переходной зоны. В этом случае стабильность ее длины начинает существенно влиять на эффективность технологического процесса высадки, поскольку в случае существенного разброса длины внутренней переходной зоны высадки резко увеличивается количество некондиционных труб, то есть уменьшается коэффициент выхода годного.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ комбинированной высадки концов труб, преимущественно с удлиненной переходной зоной, включающий деформацию на прессе нагретого конца трубы в полости разъемной матрицы за счет перемещения пуансона, осуществляемую за несколько операций, причем первоначально осуществляют деформацию конца трубы с уменьшением только внутреннего диаметра высадки до величины 1,03÷1,07 от его заданного значения, при этом коэффициент усадки в первой операции определяют в зависимости от размеров сечения трубы и требуемой длины внутренней переходной зоны высадки (Патент РФ №2474485, B21J 5/08. Способ комбинированной высадки концов труб / Б.В. Баричко, А.В. Зинченко, А.В. Выдрин, С.Ю. Сапунов, Д.В. Понимаш - Заявл. 30.03.2011, опубл. 10.02.2013. - Бюл. №4. - [2]).

Способ [2] предусматривает возможность проведения второй операции высадки с односторонним течением металла - только в направлении пуансона, за счет того, что во второй операции используется матрица тех же размеров, что и в первой операции высадки. При этом во второй операции используется пуансон, диаметр которого меньше диаметра пуансона, используемого в первой операции высадки.

Данное техническое решение позволяет улучшить качество высаженного конца за счет повышения устойчивости трубы при высадке, предупреждения интенсивного проявления эффекта «выпучивания» и соответственно, уменьшения вероятности получения дефекта «перегиб волокна» в микроструктуре металла, однако не устраняет недостатка присущего способу [1], а именно: наличие значительных отклонений в длине внутренних переходной и цилиндрической зон высадки в различных продольных сечениях высаженного конца, что ведет к повышенному расходу металла и снижает коэффициент выхода годного в технологическом процессе высадки.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении стабильности геометрических размеров внутренних зон высадки, что в конечном итоге выражается в повышении эффективности процесса изготовления труб за счет увеличения коэффициента выхода годного при высадке концов.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе высадки концов труб, включающем несколько последовательных циклов операций нагрева конца трубы и его деформации пуансоном в полости разъемной матрицы высадочного пресса, согласно предлагаемому техническому решению вторую операцию высадки проводят с использованием матрицы и пуансона, тех же размеров, что и в первой операции высадки, при этом величину усадки во второй операции определяют из соотношения:

Δ L = 0,24 Δ S ( D S ) 2 ,                                                                                         (1)

где ΔS - величина отклонения толщины стенки трубы; D - номинальный наружный диаметр трубы; S - номинальная толщина стенки трубы.

Предложенное выполнение способа высадки позволяет существенно уменьшить отклонения размеров внутренних переходной и цилиндрической зон высадки за счет проведения во второй операции деформации конца трубы с определенной длиной усадки, используя матрицу и пуансон тех же размеров, что и в первой операции. При таком режиме деформации происходит более тщательное заполнение металлом кольцевой полости между матрицей и пуансоном, в результате чего профиль внутренней поверхности высаженного конца выравнивается, то есть уменьшаются отклонения в длине внутренних зон по различным продольным сечения высаженного конца трубы. Другими словами, во второй операции высадки происходит калибрование высаженного конца трубы. Аналогичный эффект может быть получен в результате предварительного калибрования конца трубы перед высадкой, как это делают, например, на готовых обсадных трубах перед нарезкой резьбы ([1]), используя холодное дорнование на гидравлических прессах. Это позволяет обеспечить полное выполнение профиля резьбы без так называемых «черных ниток».

Выражение (1) отражает оптимальную величину усадки, обеспечивающую полное заполнение металлом кольцевой полости между матрицей и пуансоном и получено путем численного анализа величины смещенного объема металла при различной толщине стенки трубы. Выполнение второй операции с величиной усадки меньше указанной в зависимости (1) снижает эффект выравнивания длины внутренних зон высаженного конца, а выполнение с величиной больше указанной в (1) - ведет к перегрузке пресса и нарушению геометрии высаженного конца.

Следует отметить, что предлагаемое техническое решение связано с снижением производительности процесса высадки из-за увеличения числа операций, что компенсируется существенным улучшением геометрии высаженных концов труб, снижением количества некондиционной продукции и значительным увеличением коэффициента выхода годного в процессе высадки.

Предлагаемый способ высадки реализуют следующим образом. Партию труб, подлежащих высадке, размещают на загрузочном столе и производят измерение наружного диаметра и толщины стенки концов труб. Усредняя полученные значения, по зависимости (1) определяют величину усадки металла во второй операции высадки, а также уточняют длину участка нагрева трубы. Концевой участок трубы нагревают до установленной температуры горячей деформации и перемещают в предварительно подготовленный ручей первой (по ходу технологического цикла) матрицы. Затем перемещением пуансона заданного размера осуществляют первую операцию высадки конца трубы, после чего трубу перемешают в накопительный карман. Аналогично проводят первую операцию высадки для всех труб пакета. Далее пакет труб перемещают на загрузочный стол, после чего высаженный конец первой трубы повторно подогревают и, не меняя технологический инструмент (матрицу и пуансон), осуществляют вторую операцию высадки с деформацией, соответствующей величине усадки ΔL. После проведения второй операции высадки последовательно проводят все последующие операции технологического цикла на данной трубе и перемещают ее в накопительный карман. Аналогично проводят высадку на остальных трубах пакета, после чего перемещают пакет на загрузочный стол, предварительно произведя разворот пакета труб на 180 градусов относительно вертикальной оси, и повторяют описанный выше цикл высадки для неутолщенных концов труб.

Предлагаемый способ был опробован на прессе «SMS-MEER» ОАО «ТАГМЕТ» при высадке бурильных труб наружным диаметром 127 мм и толщиной стенки 9,19 мм группы прочности G с требованиями API Spec 5DP и дополнительным требованием к длине внутренней переходной зоны - не менее 100,0 мм.

Трубы высаживали по двум технологическим схемам:

- по способу-прототипу [2] за три операции высадки;

- по предлагаемому способу за четыре операции высадки.

По каждому способу осуществляли высадку 25 труб (50 высаженных концов). На каждой трубе перед высадкой измеряли наружный диаметр и толщину стенки, а после высадки контролировали размеры диаметров высадки и длину зон высаженного конца. Расчетная длина усадки, определенная по зависимости (1), составила ΔL=27,4 мм.

По способу-прототипу [2] при высадке в три операции суммарное время изготовления 25 труб (50 высаженных концов) составило 2,7 часа, а по предлагаемому способу высадки - 3,6 часа, что закономерно отражало появление дополнительной операции. Анализ геометрии внутренней переходной зоны высадки показал, что при высадке по способу-прототипу [2] отклонения длины переходной зоны составили 87-119 мм, причем невыполнение требуемой длины переходной зоны зафиксировано на шести высаженных концах, принадлежащих четырем трубам. При высадке по предлагаемому способу отклонения длины переходной зоны составили 98-126 мм, причем невыполнение данного параметра выявлено только на одном высаженном конце.

Средняя масса одной трубы размерами 127×9,19×12500 мм (с учетом отклонений размеров наружного диаметра и толщины стенки) составляет 0,36 тонны. Таким образом, коэффициент выхода годного на этапе изготовления высаженных концов бурильных труб рассматриваемого сортамента составил:

- при использовании известного технического решения [2] - 0,84;

- при использовании предлагаемого технического решения - 0,96.

Таким образом, предложенное техническое решение позволит при высадке бурильных труб с требованиями API Spec 5DP существенно повысить качество высаженных концов труб, увеличить коэффициент выхода годного примерно на 8-10% и получить ожидаемый экономический эффект 2,5-3 тыс. руб. на тонну готовой продукции.

Способ высадки концов труб, включающий последовательное осуществление циклов, состоящих из операции нагрева конца трубы и операции его высадки пуансоном в полости разъемной матрицы на высадочном прессе, отличающийся тем, что вторую операцию высадки конца трубы проводят с использованием матрицы и пуансона тех же размеров, что и на первой операции высадки, при этом упомянутую вторую операцию высадки осуществляют с величиной усадки, которую определяют из соотношения ,
где ΔS - величина отклонения толщины стенки трубы, D - номинальный наружный диаметр трубы, S - номинальная толщина стенки трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологическому оборудованию для обработки металлов давлением и может быть использовано при деформировании концевых участков криволинейных труб.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубному производству. Осуществляют деформирование нагретого конца бурильной трубы на прессе в полости разъемной матрицы посредством перемещаемого пуансона за четыре последовательных операции высадки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица содержит корпус, в который запрессована промежуточная втулка.

Изобретение относится к области обработки давлением заготовок в виде прутков прямоугольного или круглого сечения и может быть использовано при изготовлении петель железнодорожных вагонов и других деталей типа стержней с утолщением на торце, несоосным по отношению к стержню.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица для высадки этих изделий содержит корпус, в который запрессованы последовательно расположенные коническая вставка с многогранным отверстием и коническая вставка с местом для формирования фаски на торце гайки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения утолщений различной конфигурации, толщины и диаметра на стержневых заготовках в виде прутка на кривошипных прессах.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубному производству, и может быть использовано при производстве нефте- и газопромысловых труб с высаженными концами из различных металлов и сплавов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в автомобильной отрасли для крепления оси в звеньях различных дверных петель автомобиля.
Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей сложного профиля. Матрица для высадки содержит вставку и бандажное кольцо. Вставка запрессована в бандажное кольцо с переменным по высоте бандажного кольца или вставки натягом. Сопрягаемые наружная поверхность вставки и внутренняя поверхность бандажа выполнены конусными. Переменный натяг между этими поверхностями образован путем их выполнения с различной разностью между внутренним диаметром кольца и наружным диаметром вставки на противоположных торцах матрицы. Величина переменного натяга ∆ выбрана из выражения: ∆=∆1-∆2=(0,02…0,34) мм, где ∆1 - натяг между сопрягаемыми поверхностями вставки и бандажного кольца со стороны зеркала матрицы, ∆2 - натяг между сопрягаемыми поверхностями вставки и бандажного кольца со стороны торца матрицы, противоположного зеркалу матрицы. В результате обеспечивается повышение циклической стойкости и прочности матрицы и повышение ее технологичности. 2 ил.

Изобретение относится в области машиностроения и может быть использовано для холодной высадки изделий. Устройство содержит смонтированные в корпусе инструмент для холодной высадки, обжимной элемент и пуансон. Инструмент для холодной высадки установлен с опорой на втулку, упорную втулку и опорную гайку. Обжимной элемент выполнен в виде наружного кольца, кольца с прорезями, образующими элементы, связанные с наружным кольцом посредством упругих лепестков, и гайки. Лепестки расположены под углом 5-40° к наружному кольцу. Гайка при ее ввинчивании перемещает наружное кольцо обжимного элемента и создает через упругие лепестки и элементы разрезного кольца силу, которая обеспечивает напряжения сжатия на наружной поверхности инструмента. В результате обеспечивается компенсация тангенциальных растягивающих сил в инструменте, что позволяет повысить его надежность. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стержневых деталей с утолщениями. Стержень размещают в отверстии матрицы с опорой на выталкиватель. Производят высадку стержня и формообразование утолщения. Матрица состоит из двух полуматрице со сквозными осевыми отверстиями. Полуматрицы устанавливают таким образом, чтобы зазор между их торцевыми рабочими поверхностями не превышал высоты высаживаемой части и располагался в области формообразования утолщения. Высадку осуществляют при зафиксированных полуматрицах воздействием на торец стержня пуансоном. Утолщение формообразуют с приданием ему требуемых формы и размеров совместным воздействием на него пуансоном и полуматрицей. В результате обеспечивается повышение качества изготавливаемых деталей и расширение их сортамента. 1 ил.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при производстве нефте- и газопромысловых труб с высаженными концами. Нагретый конец трубы деформируют на прессе в рабочей полости матрицы пуансоном за несколько операций. При том на трубе получают наружную переходную зону и удлиненную внутреннюю переходную зону. Внутреннюю переходную зону формируют последовательно по кольцевым участкам при уменьшении от первой операции к каждой последующей операции длины хода пуансона и длины нагретого участка трубы. Кроме того, на каждой последующей операции используют матрицу с увеличенным внутренним диаметром рабочей полости и пуансон с уменьшенным наружным диаметром рабочей поверхности. В результате вследствие снижения усилия высадки исключается появление критических деформаций и потеря устойчивости осаживаемого конца трубы. 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении колес для транспортных средств. Для изготовления компонента основания обода составного колеса используют трубчатую заготовку, которую подвергают горячей штамповке осадкой в пресс-форме. При этом на части заготовки формируют требуемую форму. Часть заготовки, подвергаемую осадке, нагревают до температуры штамповки на месте обработки в пресс-форме. Предпочтительно используют индукционный нагрев. При изготовлении основания обода изготовленный указанным выше способом компонент приваривают к по меньшей мере еще одному компоненту. Используемая пресс-форма содержит две части, которые имеют возможность перемещения относительно друг друга, и нагревательный элемент. В результате обеспечивается повышение износостойкости и надежности основания обода составного колеса. 8 н. и 25 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей в форме стержня с фланцами. Нагретый слиток поэтапно деформируют в формовочной машине. На первом этапе деформирования получают стержневую заготовку, диаметр которой равен минимальному диаметру готовой детали. По меньшей мере на одном следующем этапе на стержневой заготовке высаживают по меньшей мере один фланец с получением его большего по сравнению с диаметром стержневой заготовки конечного диаметра. В результате обеспечивается возможность изготовления деталей с улучшенными свойствами из слитков различных размеров. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области металлургии и нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления насосно-компрессорных труб из легированных конструкционных сталей. Для обеспечения повышенных механических свойств и точности геометрических размеров трубы способ включает нагрев концов мерных труб, их горячую высадку на горизонтально-ковочной машине, охлаждение и отпуск. Высадку концов труб ведут за два перехода со степенью деформации на первом переходе 36-42%, затем подстуживают конец трубы до температуры 900-920°C водовоздушной смесью и производят второй переход с деформацией 10-12%. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении длинноосных изделий типа стержня с утолщением. Используют исходную заготовку диаметром, меньшим наружного диаметра утолщения. Первоначально формообразуют утолщение путем высадки металла конца исходной заготовки под действием пуансона штампа в полость между рабочими торцами пуансона и подвижной ступицы. Ступицу размещают в корпусе штампа соосно матрице с обеспечением выступания конца исходной заготовки над рабочим торцом ступицы и фиксируют до момента окончания формообразования утолщения. Затем ступицу растормаживают и производят формообразование стержня выдавливанием металла оставшейся части заготовки в отверстие матрицы при одновременном воздействии на заготовку пуансона и ступицы. В результате обеспечивается повышение качества полученных изделий и стойкости используемого инструмента. 1 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей сложного профиля. Матрица для высадки содержит бандажное кольцо с внутренней конусной поверхностью и вставку с наружной конусной поверхностью и полостью, имеющей перепад диаметров. Вставка запрессована в бандажное кольцо с переменным натягом. Натяг образован различной на противоположных торцах матрицы величиной разности между внутренним диаметром бандажного кольца и вставки. Вставка в месте перепада диаметров полости выполнена со ступенчатыми отверстиями. Часть упомянутых ступенчатых отверстий с диаметром 0,2-0,5 мм расположена со стороны полости вставки. Часть отверстий с диаметром 1-4 мм расположена со стороны ее наружной поверхности вставки. На упомянутой поверхности в месте выхода отверстий выполнены продольные канавки, количество которых совпадает с количеством отверстий. В результате обеспечивается повышение циклической стойкости и прочности матрицы. 3 ил.

Изобретение относится к элементу, который входит в состав кузова транспортного средства, такого как автомобиль, устройству для его изготовления и способу его изготовления. В элементе каркаса кузова транспортного средства изогнутая часть, которая образована в основном корпусе элемента, изготовленного из металлической пластины, выполнена из утолщенной части, в которой толщина листа металлической пластины в качестве материала основного корпуса элемента, постепенно увеличивается. В результате обеспечивается избежание увеличения сверх необходимости толщины листа части, где напряжение не концентрируется, что способствует повышению весовой эффективности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в трубном производстве при изготовлении труб нефтяного сортамента с утолщенными концами. Последовательно осуществляют несколько циклов, состоящих из операции нагрева конца трубы и операции его высадки пуансоном в полости разъемной матрицы на высадочном прессе. На второй операции высадку проводят с использованием матрицы и пуансона тех же размеров, что и при высадке на первой операции. Кроме того, высадку на второй операции осуществляют с величиной усадки, которую определяют из приведенного соотношения в зависимости от величины отклонения толщины стенки трубы, номинального наружного диаметра трубы и номинальной толщины стенки трубы. В результате обеспечивается уменьшение отклонений геометрических размеров внутренних зон высадки.

Наверх