СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЯМОШОВНЫХ ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ АБРАЗИВНЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И ПУЛЬП И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к трубному производству, в частности к производству прямошовных электросварных труб большого диаметра с ориентированной односторонней разностенностью для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп.

В трубной промышленности используют способы производства труб большого диаметра для транспортировки сыпучих материалов и пульп, прямошовных с одним или двумя швами и спиральношовных из листа с относительно постоянной номинальной толщиной стенки.

Известен способ изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, включающий формовку трубы из заготовки в виде листового штрипса, сварку кромок, экспандирование готовой трубы и обработку ее торцов.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Трубы имеют одинаковую номинальную толщину стенки по периметру, и при транспортировке абразивных продуктов в виде сыпучих материалов и пульп (1/3 заполнения периметра) происходит интенсивный износ нижней ее части. В результате продуктопровод выходит из строя из-за полного износа его части, тогда как верхняя часть (2/3 периметра трубы) находится в рабочем состоянии, т.е. практически не подвергается износу, кроме естественной коррозии.

Известно устройство для изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, содержащее кромкогибочный стан с инструментом в виде верхних и соответствующих им нижних гибочных дисков, а также верхнего и нижнего центральных дисков, прессы предварительной и окончательной формовки с технологической оснасткой, стан для наружной сварки труб, имеющий внутреннюю оправку и клети с горизонтальными и вертикальными валками, а также гидравлический пресс-экспандер с калибрующими конусами.

Недостатком указанного известного устройства является получение труб, которые при транспортировке абразивных продуктов в виде сыпучих материалов и пульп подвергаются интенсивному износу.

Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является продление срока службы продуктопроводов для транспортировки сыпучих материалов и пульп путем изменения толщины стенки труб по периметру.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, включающем формовку трубы из заготовки в виде листового штрипса, сварку кромок, экспандирование трубы и обработку ее торцов, используют листовой штрипс, имеющий переменное поперечное сечение по ширине с утолщением в средней части или в области кромок, при этом толщина листового штрипса в зоне утолщения, по меньшей мере, в полтора раза превышает номинальную толщину листа.

Ширину утолщения в средней части листа и ширину утолщения в зоне, примыкающей к кромке листа, выбирают, соответственно, из следующих диапазонов:
,
где В_ут.с. ширина утолщения в средней части листа;
В_ут.к. ширина утолщения в зоне, примыкающей к кромке листа;
В ширина листа.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, содержащем кромкогибочный стан с инструментом в виде верхних и соответствующих им нижних гибочных дисков, а также верхнего и нижнего центральных дисков, прессы предварительной и окончательной формовки с технологической оснасткой, стан для наружной сварки труб, имеющий внутреннюю оправку и клети с горизонтальными и вертикальными валками, а также гидравлический пресс-экспандер с калибрующими конусами, при изготовлении труб из листового штрипса с утолщением в средней части или в области кромок верхние гибочные диски кромкогибочного стана выполнены с участком цилиндрической формы на боковой поверхности, диаметр которого больше или меньше диаметра верхнего центрального диска на величину утолщения листового штрипса, соответственно, в средней части или в области кромок, технологическая оснастка пресса предварительной формовки выполнена в виде постели и цилиндрического пуансона, ось цилиндрической поверхности которого расположена перпендикулярно постели, а радиус равен разности между расстоянием от оси цилиндра до постели и толщиной листового штрипса в средней части, технологическая оснастка пресса окончательной формовки выполнена в виде сопряженных между собой верхнего и нижнего вкладышей, каждый из которых выполнен в виде полого полуцилиндра с внутренней рабочей поверхностью, диаметр которой постоянен для данного диаметра труб во всем диапазоне толщин формуемых заготовок, внутренняя оправка технологической оснастки стана наружной сварки выполнена с горизонтальными и вертикальными роликами, межцентровое расстояние первых из которых равно разности между межцентровым расстоянием вертикальных роликов и величиной утолщения листового штрипса, а межцентровое расстояние вертикальных валков неприводной клети и горизонтальных валков приводной клети соответственно больше и меньше наружного диаметра свариваемой трубы на величину утолщения листового штрипса, при этом каждый калибрующий конус пресс-эспандера выполнен с поперечным сечением, одна половина которого представляет собой круг с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности откалиброванной трубы без утолщения стенки, а вторая половина круг с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности трубы в зоне утолщения стенки.

Верхний вкладыш технологической оснастки пресса окончательной формовки снабжен Т-образной шпонкой для упора кромок трубной заготовки при формовке трубы.

На фиг.1 и 2 представлены два типа поперечного сечения листового штрипса; на фиг.3 и 4 инструмент кромкогибочного стана для подгибки кромок листового штрипса с утолщением, соответственно, в средней части и в области кромок; на фиг.5 и 6 технологическая оснастка пресса предварительной формовки для листового штрипса с утолщением, соответственно, в средней части и в области кромок; на фиг.7 и 8 технологическая оснастка пресса окончательной формовки для листового штрипса с утолщением, соответственно, в средней части и в области кромок; на фиг.9 и 10 инструмент стана для наружной сварки труб для листового штрипса с утолщением, соответственно, в средней части и в области кромок; на фиг.11 электросварная труба в сборе с калибрующими конусами; на фиг.12 то же, сечение А-А на фиг.11; на фиг.13 калибровочный конус.

Способ осуществляют следующим образом.

Листовой штрипс 1 с переменным поперечным сечением по ширине, т.е. имеющий утолщение в средней части (фиг.1) или области кромок (фиг.2), строжки кромок в кромкострогальном станке до размера по ширине "В" задают в кромкогибочный стан, где производится подгибка кромок под радиус трубы. Инструмент кромкогибочного стана включает верхний 2 и нижний 3 центральные диски и верхние гибочные 4 и 5 и соответствующие им нижние гибочные диски 6 и 7.

Диаметр D₁ верхних 4 и 5 гибочных дисков и диаметр D₂ верхнего центрального диска подбираются и рссчитываются в зависимости от задаваемого диаметра трубы D_н. Диаметр D₃ нижних 6 и 7 гибочных дисков и диаметр D нижнего центрального диска 3 (валка) подбираются и рассчитываются в зависимости от диаметра трубы D_H и скорости вращения дисков ω.

Верхние гибочные 4 и 5 диски выполнены с участком цилиндрической формы на боковой поверхности, диаметр D_ц которого больше или меньше диаметра D₂ верхнего центрального диска на величину утолщения листового штрипса, соответственно, в средней части или в области кромок.

После подгибки кромок лист задают в гидравлический пресс предварительной формовки (фиг. 5, 6), технологическая оснастка которого выполнена в виде постели 8 и цилиндрического пуансона 9, ось цилиндрической поверхности которого расположена перпендикулярно постели, а радиус (R₁, R₂) пуансона равен разности между расстоянием от оси цилиндра до постели и толщиной листового штрипса в средней части.

В прессе предварительной формовки производят изгибание центральной части листа усилием Р или Р₁, величина которого зависит от толщины металла и его механических свойств. Регулирование величины разъема между кромками листа (S и S₁) производят высотой постели. Высота заготовки (H и H₁) при этом изменяется в зависимости от исходной ширины листа (В), высоты постели (h и h₁) и величины разъема между кромками (S и S₁).

Из пресса предварительной формовки полуфабрикат (изогнутый лист) передают в пресс окончательной формовки, где производят формовку в круглую трубу усилием Р. Технологическая оснастка пресса окончательной формовки (фиг.7 и 8) состоит из верхнего 10 и нижнего 11 штамподержателей, несущих сопрягаемые между собой верхний 12 и нижний 13 сменные калибрующие вкладыши, каждый вкладыш выполнен в виде полого цилиндра с внутренней рабочей поверхностью, диаметр которой (D₃) постоянен для данного диаметра труб во всем диапазоне толщин формуемых заготовок. В верхнем 12 вкладыше может быть смонтирована Т-образная шпонка (14), в которую упираются кромки трубной заготовки.

При бесшлицевой формовке Т-образной шпонки может не быть, и формовка трубной заготовки осуществляется упиранием кромки в кромку. При окончательной формовке рассчитывается усилие Р для обжатия заготовки и придания ей необратимой формы. Величина Р рассчитывается в зависимости от диаметра изготовляемых труб D_H и переменной толщины стенки S_T и S_т+Δ.

Сварку трубы производят в стане для наружной сварки труб, имеющем внутреннюю оправку и клети с горизонтальными и вертикальными валками. Внутренняя оправка выполнена с роликами 15, 16 и 17 и башмаком 18, оснащенным медной пластиной. Расстояние между рабочими поверхностями вертикальных валков 19 и 20 в плоскости, проходящей через продольную ось трубы перпендикулярно осям упомянутых валков, превышает наружный диаметр свариваемой трубы на величину утолщения листового штрипса, а расстояние между рабочими поверхностями горизонтальных валков 21 и 22 в плоскости, проходящей через продольную ось трубы перпендикулярно осям упомянутых валков, меньше наружного диаметра свариваемой трубы на величину утолщения листового штрипса, в результате чего труба в поперечном сечении приобретает форму овала. Ролики 15 и 16 расположены параллельно вертикальным валкам 19 и 20, а расстояние между их рабочими поверхностями в плоскости, проходящей через продольную ось трубы перпендикулярно осям роликов, равно разности между упомянутым выше расстоянием между рабочими поверхностями вертикальных валков и удвоенной величиной толщины листового штрипса в зоне утолщения. Клеть с горизонтальными валками 21 и 22 выполнена приводной, а клеть с вертикальными валками 19 и 20 неприводная.

Свариваемые кромки трубы собираются без зазора на медной пластине башмака 18.

После сварки в стане наружной сварки производится сварка внутреннего шва на стане внутренней сварки.

Со снятым на фрезерных станках усилием внутреннего шва трубы проходят экспандирование на гидропрессах, где в полость трубы вводят калибрующие конусы 23 и 24 и производят механическую калибровку концов, затем гидравлическую раздачу труб по диаметру.

Каждый калибрующий конус выполнен с поперечным сечением, одна половина которого представляет собой круг с радиусом R, равным радиусу внутренней поверхности откалиброванной трубы без утолщения стенки, а вторая половина - круг с радиусом R-Δ, равным радиусу внутренней поверхности трубы в зоне утолщения стенки.

Перед подачей трубы в пресс производят ее ориентацию таким образом, чтобы совпали размеры трубы Н с радиусом R, а H-Δ с радиусом R-Δ.

После раздачи и калибровки в прессе труба поступает на фасочные станки, где производится торцовка и снятие фасок.

Пример осуществления способа.

Был взят лист для изготовления труб размером 530х7 мм. По центру листа был приварен лист, шириной, равной 1/2 ширине основного листа, с толщиной стенки 10 мм. Такая заготовка была сформована в прессах предварительной и окончательной формовки и сварена на станах наружной и внутренней сварки труб. Таким образом, была получена труба полуфабрикат, которая доказывает возможность производства труб согласно данному изобретению.

Использование данного способа изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп и устройство для его осуществления позволяет повысить стойкость продуктопроводов в 1,5 и более раз в зависимости от разности толщины стенок трубы в верхней и нижней части, а также от условий их эксплуатации, а это, в свою очередь, дает возможность снизить расход металла на изготовление труб как минимум в 1,5 раза и повысить производительность продуктопроводов для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп.

Использование: В трубном производстве при изготовлении прямошовных электросварных труб большого диаметра с ориентированной односторонней разностенностью для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп. Сущность изобретения: в качестве заготовки для изготовления трубы используют листовой штрипс с толщиной, изменяющейся по ширине. Утолщение, ориентированное по образующей трубы, расположено в средней части листа или у его кромок. Толщина листа в зоне утолщения, по меньшей мере, в полтора раза превышает номинальную толщину листа. Ширину утолщения определяют, исходя из приведенных зависимостей. Заготовка после строжки кромок задается в кромкогибочный стан (или пресс), где производится подгибка кромок под радиус трубы. Диаметр цилиндрической части верхних гибочных дисков выбирается в зависимости от формы заготовки и величины утолщения листа. Лист с подогнутыми кромками поступает в гидравлический пресс предварительной формовки, где производится изгибание центральной части пуансоном. Радиус цилиндрической части пуансона выбирается в зависимости от типа используемой заготовки. Затем в прессе окончательной формовки производят формовку полученного полуфабриката в трубу, которая поступает в стан наружной сварки. Расстояния между центрами роликов внутренней оправки стана, а также между центрами валков вертикальной неприводной и горизонтальной приводной клетей выбирают с учетом величины утолщения листа. Сваренная труба проходит экспандирование на гидро прессе, где с помощью калибрующих конусов производят механическую калибровку концов, а затем гидравлическую раздачу по диаметру. Калибрующие конуса имеют переменный профиль, а при установке в гидропресс трубу ориентируют таким образом, чтобы профили конусов и концов труб совпадали. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировкии абразивных сыпучих материалов и пульп, включающий формовку трубы из заготовки в виде листового штрипса, сварку кромок, экспандирование готовой трубы и обработку ее торцов, отличающийся тем, что используют листовой штрипс, имеющий переменное поперечное сечение по ширине с утолщением в средней части или в области кромок, при этом толщина листового штрипса в зоне утолщения по меньшей мере в полтора раза превышает номинальную толщину листа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину B_{у т . с} утолщения в средней части листа и ширину B_{у т . к} утолщения в зоне, примыкающей к кромке листа, выбирают соответственно из следующих диапазонов:
B/3 ≅ B_{у т . с} ≅ B/2;
B/6 ≅ B_{у т . к} ≅ B/4,
где B ширина листа. 3. Устройство для изготовления прямошовных электросварных труб большого диаметра для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, содержащее кромкогибочный стан с инструментом в виде верхних и соответствующих им нижних гибочных дисков, а также верхнего и нижнего центральных дисков, прессы предварительной и окончательной формовок с технологической оснасткой, стан для наружной сварки труб, имеющий внутреннюю оправку и клети с горизонтальными и вертикальными валками, а также гидравлический пресс-экспандер с калибрующими конусами, отличающееся тем, что при изготовлении труб из листового штрипса с утолщением в средней части или в области кромок верхние гибочные диски кромкогибочного стана выполнены с участком цилиндрической формы на боковой поверхности, диаметр которого больше или меньше диаметра верхнего центрального диска на величину утолщения листового штрипса соответственно в средней части или в области кромок, технологическая оснастка пресса предварительной формовки выполнена в виде постели и цилиндрического пуансона, ось цилиндрической поверхности которого расположена перпендикулярно постели, а радиус равен разности между расстоянием от оси цилиндра до постели и толщиной листового штрипса в средней части, технологическая оснастка пресса окончательной формовки выполнена в виде сопряженных между собой верхнего и нижнего вкладышей, каждый из которых выполнен в виде полого полуцилиндра с внутренней рабочей поверхностью, диаметр которой постоянен для данного диаметра труб во всем диапазоне толщин формируемых заготовок, расстояние между рабочими поверхностями вертикальных валков клети, выполненной неприводной, и между рабочими поверхностями горизонтальных валков клети, выполненной приводной, в плоскостях, проходящих через продольную ось трубы перпендикулярно осям соответствующих валков соответственно больше и меньше наружного диаметра свариваемой трубы на величину утолщения листового штрипса, а внутренняя оправка технологической оснастки стана наружной сварки выполнена с роликами, оси которых расположены в одной плоскости с осями вертикальных валков параллельно последним, а расстояние между их рабочими поверхностями в плоскости, проходящей через продольную ось трубы перпендикулярно осям роликов, равно разности между упомянутым выше расстоянием между рабочими поверхностями вертикальных валков и удвоенной величиной толщины листового штрипса в зоне утолщения, при этом каждый калибрующий конус пресса-экспандера выполнен с поперечным сечением, одна половина которого представляет собой круг с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности откалиброванной трубы без утолщения стенки, а вторая половина круг с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности трубы в зоне утолщения стенки. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что верхний вкладыш технологической оснастки пресса окончательной формовки снабжен Т-образной шпонкой для упора кромок трубной заготовки при формовке трубы.