Способ изготовления прямошевной трубы со стыковым швом из металлической заготовки и трубоформовочное устройство Российский патент 2018 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу изготовления прямошовных труб со стыковым швом из бывших в употреблении металлических труб большего диаметра (426 мм из трубы диаметра 530 мм; 630 мм из трубы диаметра 720 мм; 820 мм из трубы диаметра 1020 мм, 920 мм из трубы 1020 мм) продольным вырезом полосы металла из всей длины трубы с последующей формовкой.

Широко известны способы формовки труб с поступательными этапами формовки, относящиеся к применяемому на практике способу изготовления труб из листов металла. Трубоформовочный, или трубогибочный, пресс в основной раме обычно имеет нижний штамп, состоящий из двух опорных, или гибочных, тел, установленных рядом с зазором, и устанавливаемый вертикально сверху на нижний штамп, удерживаемый поднимаемой и опускаемой гибочной консолью и проходящий по всей длине металлического листа верхний штамп, с помощью которого усилие гибки, может воздействовать на металлический лист, расположенный на нижнем штампе.

Для изготовления трубы большого диаметра поступательным способом формовки необходимо несколько последовательных этапов производства. На первом этапе металлический лист предварительно изгибается по продольным кромкам, обычно в отдельном кромкозагибочном прессе. Предварительная гибка продольных кромок производится для того, чтобы радиус трубы при формовке в трубу со стыковым швом в области будущего шва там, где продольные кромки изгибаемого в трубу металлического листа располагаются друг напротив друга с зазором, был отформован равномерно. Затем труба, предварительно отформованная таким образом, заводится в трубоформовочный пресс и там подвергается собственно процессу гибки. При этом в результате нажатия верхнего штампа на металлический лист действует усилие гибки, причем под действием гибочной консоли и удерживаемого ею верхнего штампа регулируется формовка металлического листа. Этот процесс повторяется многократно, пока металлический лист не будет отформован в трубу со стыковым швом. Данные способы изготовления труб со стыковым швом из листа металла и устройства формования представлены в патентах России на изобретения № 2040988, опубликованном 05.05.1993 г., № 2049570, опубликованном 05.05.1993 г., № 2296638, опубликованном 22.12.2005 г., №2505370, опубликованном 30.05.2012 г., № 2551722, опубликованном 24.02.2011 г.

Недостатком всех перечисленных аналогов является то, что с их помощью невозможно получить трубу меньшего диаметра из трубы большего диаметра.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является патент России №2505370, опубликованный 27.01.2014 г. с приоритетом Германии от 31.05.2011 г., в котором заявлен способ изготовления труб со стыковым швом из металлических листов, в частности из толстых металлических листов, включающий подачу металлического листа на трубоформовочный пресс, в котором его, располагая на нижнем штампе, с помощью поднимаемого и опускаемого верхнего штампа под действием усилия гибки поступательно поэтапно формуют в трубу со стыковым швом, имеющую противолежащие продольные кромки с зазором для последующей прямошевной сварки, причем вначале формуют трубу со стыковым швом некруглой черновой формы посредством осуществления меньшей формовки по меньшей мере на одном этапе гибки по сравнению с другими этапами гибки с внутренней стороны металлического листа, на участках, соответственно, слева и справа относительно середины, заданной продольной осью верхнего штампа, погружающегося в поступательно формуемый металлический лист, после чего усилием F закрытия некруглой черновой формы, целенаправленно воздействующим снаружи на соответственно ранее менее отформованных участках по обе стороны от середины, отформовывают готовую трубу со стыковым швом, при этом некруглую черновую форму на этапе изготовления перед воздействием усилия F закрытия могут позиционировать путем вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки, а менее отформованный участок справа от середины могут поворачивать в положение примерно на три часа, а менее отформованный участок слева от середины - в положение примерно на девять часов.

В прототипе заявлено устройство для изготовления труб со стыковым швом из металлических листов, в частности из толстых металлических листов, содержащее трубоформовочный пресс, в котором металлический лист с расположением его на нижнем штампе с помощью поднимаемого и опускаемого верхнего штампа под действием усилия гибки поступательно формуют в трубу со стыковым швом, имеющую противолежащие продольные кромки с зазором для последующей прямошевной сварки, характеризующееся тем, что для деформирования металлического листа в некруглую черновую форму с последующим деформированием в круглую трубу со стыковым швом оно имеет нижний штамп со средствами позиционирования черновой формы, выполненными с возможностью вращения с изменением направления вращения, и пуансон, воздействующий на позиционированную черновую форму снаружи, при этом по меньшей мере после одного трубоформовочного пресса для изготовления некруглой черновой формы может быть установлен пресс для осуществления ее закрытия, содержащий нижний штамп со средствами позиционирования черновой формы, выполненными с возможностью вращения с изменением направления вращения, а в качестве верхнего штампа - пуансон, действующий на позиционированную некруглую черновую форму снаружи, кроме того нижний штамп может содержать два приводимых во вращение ролика, расположенные на расстоянии друг от друга, и опору между роликами, а ролики могут быть установлены с помощью пружинящего средства.

Способ и установка вышеупомянутого типа предназначены для качественного изготовления круглых цилиндрических труб со стыковым швом из листа металла, недостатком является то, что на этой установке невозможно получить трубу меньшего диаметра из трубы большего диаметра.

С учетом часто встречающегося в трубоэлектросварочном производстве выпуска труб большого диаметра небольшими партиями становится актуальным получение труб другого типоразмера из тех труб, которые есть в наличие.

В основу изобретения положена задача расширения эксплуатационных возможностей трубоформовочного оборудования, создание установки для способа изготовления прямошевной трубы со стыковым швом из металлической заготовки - из бывших в употреблении металлических труб большего диаметра.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки, включающем размещение металлической заготовки на нижнем неподвижном основании трубоформовочного устройства, поступательную формовку металлической заготовки в трубу с сомкнутыми между собой противолежащими продольными кромками, последующую сварку продольных кромок стыковым швом, согласно изобретению, в качестве металлической заготовки используют бывшую в употреблении металлическую трубу большего, чем изготавливаемая труба, диаметра, осуществляют вырезание из нее по всей длине полосы для получения необходимого диаметра формуемой трубы, формовку трубы осуществляют посредством трубоформовочного устройства, выполненного в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное основание и подвижная верхняя часть которого снабжены радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, осуществляют сварку продольных кромок последовательно внутренним и наружным стыковыми швами, последовательно устраняют деформации трубы в виде вмятин по всей поверхности трубы, в виде эллипсности, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы, при этом деформации в виде вмятин по всей поверхности трубы устраняют гидродомкратами на установке внутренней радиальной рихтовки, в виде эллипсности - на установке наружной радиальной рихтовки, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы - на установке линейной рихтовки, и осуществляют обработку трубы с торцов газорезательным полуавтоматом и снятие фасок посредством станка для подготовки кромок трубы.

Поставленную задачу решают с помощью трубоформовочного устройства для формования прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в виде бывшей в употреблении металлической трубы, содержащего соединенные между собой неподвижное нижнее основание и подвижную верхнюю часть, согласно изобретению, оно выполнено в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное нижнее основание и подвижная верхняя часть которого снабжены размещенными в ряд радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, связанными между собой гидроцилиндрами, соединенными с гидростанцией.

За счет того, что в качестве металлической заготовки используют бывшую в употреблении металлическую трубу большего, чем изготавливаемая труба, диаметра, осуществляют вырезание из нее по всей длине полосы для получения необходимого диаметра формуемой трубы, формовку трубы осуществляют посредством трубоформовочного устройства, выполненного в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное основание и подвижная верхняя часть которого снабжены радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, осуществляют сварку продольных кромок последовательно внутренним и наружным стыковыми швами, последовательно устраняют деформации трубы в виде вмятин по всей поверхности трубы, в виде эллипсности, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы, при этом деформации в виде вмятин по всей поверхности трубы устраняют гидродомкратами на установке внутренней радиальной рихтовки, в виде эллипсности - на установке наружной радиальной рихтовки, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы - на установке линейной рихтовки, и осуществляют обработку трубы с торцов газорезательным полуавтоматом и снятие фасок посредством станка для подготовки кромок трубы, и за счет того, что трубоформовочное устройство для формования прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в виде бывшей в употреблении металлической трубы выполнено в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное нижнее основание и подвижная верхняя часть которого снабжены размещенными в ряд радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, связанными между собой гидроцилиндрами, соединенными с гидростанцией, расширяются эксплуатационные возможности трубоформовочного оборудования.

Заявляемый способ изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки обладает новизной по сравнению с прототипом, отличается от него вышеперечисленными признаками и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Заявляемое, используемое в способе трубоформовочное устройство для формования прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в виде бывшей в употреблении металлической трубы, выполненное в виде обжимного гидравлического стапеля, обладает новизной по сравнению с прототипом, отличается от него вышеперечисленными признаками и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Совокупность существенных признаков заявляемого способа изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки и трубоформовочное устройство - обжимной гидравлический стапель для осуществления этого способа, не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемые способ изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки и трубоформовочное устройство - обжимной гидравлический стапель для осуществления этого способа найдут широкое применение, т.е. являются промышленно применимыми.

Сущность предлагаемых способа изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки и трубоформовочного устройства поясняется чертежами, где представлено:

на фиг. 1 - кинематическая схема способа изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки;

на фиг. 2 - вид спереди с разрезом обжимного гидравлического стапеля;

на фиг. 3 - то же, вид слева обжимного гидравлического стапеля.

Кинематическая схема устройства формования прямошовной трубы 1 со стыковым швом из металлической трубы большего диаметра содержит установку 2 для вырезания сегмента (полосы), трубоформовочное устройство - обжимной гидравлический стапель 3 с гидростанцией 4, установку 5 для сварки внешнего шва, установку 6 внутренней радиальной рихтовки с гидростанцией 7, установку 8 наружной радиальной рихтовки с гидростанцией 9, установку 10 линейной рихтовки с гидростанцией 11, установку 12 подготовки кромки трубы 1. См. Фиг. 1: стрелками показан переход металлической заготовки по установкам.

Установка 2 для вырезания сегмента (полосы) состоит из подставки 13 для укладки трубы 1 по ее длине; газорезательного полуавтомата 14 на два сопла. Трубоформовочное устройство - обжимной гидравлический стапель 3 - содержит нижнее основание 15 и верхний шаблон 16, снабженные верхними 17 и нижними 18 радиусными сборными вкладышами по формуемому диаметру трубы 1, связанными друг с другом гидроцилиндрами 19, размещенными по бокам в ряд с каждой стороны (в примере исполнения по восемь штук), приводимыми в действие гидростанцией 4. Внутри трубы 1 размещают сварочный полуавтомат 20 для сварки внутреннего шва.

Установка 5 для сварки внешнего шва содержит основание 21 под трубу 1, на котором установлен сварочный полуавтомат 22 с направляющими 23 для сварки внешнего шва.

Установка 6 внутренней радиальной рихтовки с гидростанцией 7. В примере исполнения внутрь цилиндрической трубы 1 вдвигают гидродомкрат 24, установленный на тележке 25 с верхним рихтовочным элементом 26. Гидродомкрат 24 опирается опорными фланцами 27 на тележку 25, которая на колесах 28 перемещается внутри трубы 1. Цилиндрическая труба 1 оперта на подставку 29, имеющую проектную радиусную форму сечения. Гидродомкрат 24 соединен с гидростанцией 7.

Установка 8 наружной радиальной рихтовки с гидростанцией 9. В примере исполнения содержит раму 30 в которую вертикально верхней частью установлен гидродомкрат 31 с пуансоном 32. Гидродомкрат 31 соединен с гидростанцией 9. Цилиндрическая труба 1 оперта на подставку 33, имеющую проектную радиусную форму сечения. Гидродомкрат 31 закреплен на раме 30 шарниром 34 и на пуансоне 32 шарниром 35.

Установка 10 линейной рихтовки с гидростанцией 11 содержит раму 36, опирающуюся в пол, в которую вертикально верхней частью установлен гидродомкрат 37 с пуансоном 38. Гидродомкрат 37 соединен с гидростанцией 11. Цилиндрическая труба 1 оперта на основание 39, имеющее проектную радиусную форму сечения. Гидродомкрат 37 закреплен на раме 36 шарниром 40 и на пуансоне 38 шарниром 41.

Установка 12 подготовки кромки трубы 1. Трубу укладывают на раму 42. С торцов трубы обрабатывают газорезательным полуавтоматом 43, затем снимают фаски торцов труб под углом 30 градусов станком 44 подготовки кромок труб.

Установки 3, 6, 8, 10 соединены с соответствующими гидростанциями 4, 7, 9, 11 и пультом 45 управления трубопроводами и кабелями (на фиг. 1 не показаны).

Суть технологического процесса способа изготовления прямошовной трубы в примере исполнения заключается в следующем.

В способе изготовления прямошовной трубы со стыковым швом заготовку получают из трубы большего диаметра. Берут трубу 1 восстановленную, очищенную, отпескоструенную. Укладывают трубу на подставку 13 и вырезают полосу металла из всей длины трубы 1 продольным вырезом газорезательным полуавтоматом 14 на два сопла с учетом получения необходимого диаметра трубы. Так трубу диаметром 426 мм получают из трубы диаметра 530 мм, трубу диаметром 630 мм - из трубы диаметра 720 мм, трубу диаметром 820 мм - из трубы диаметра 1020 мм, трубу диаметром 920 мм - из трубы 1020 мм продольным вырезом полосы металла из всей длины трубы.

Подают металлическую заготовку на трубоформовочное устройство - обжимной гидравлический стапель 3, с помощью подвижного верхнего шаблона 16 под усилием Р (см. фиг. 3), которое обеспечивают гидроцилиндры 19, размещенные по бокам в ряд с каждой стороны (в примере исполнения по восемь штук), приводимымые в действие гидростанцией 4, поступательно формуют в трубу 1 с сомкнутыми друг с другом противолежащими продольными кромками. Внутри трубы 1 размещают сварочный полуавтомат 20 для сварки внутреннего шва. Сваривают внутренний шов трубы 1, затем внешний шов трубы 1 установкой 5 для сварки внешнего шва, помещая трубу 1 на основание 21, на котором установлен сварочный автомат 22 с направляющими 23 для сварки внешнего шва.

Устраняют мелкие деформации по всей поверхности трубы 1 гидродомкратом 24 установки 6 внутренней радиальной рихтовки с гидростанцией 7. В примере исполнения внутрь цилиндрической трубы 1 вдвигают гидродомкрат 24, установленный на тележке 25 с колесами 28. Устанавливают гидродомкрат в том месте, где определили вмятину и рихтовочным элементом 26 давлением гидродомкрата 24 устраняют эту вмятину.

В процессе сварки труба 1 может получить форму эллипса. Поскольку ее нужно сваривать в систему с другими трубами следует получить форму окружности по краям трубы, для этого установкой 8 наружной радиальной рихтовки с гидростанцией 9 гидродомкратом 31 воздействуют на края трубы 1, получая в итоге окружности.

Труба 1 может быть изогнута относительно продольной оси, для устранения этого дефекта трубу 1 укладывают на основание 39 выпуклой стороной вверх. Установка 10 линейной рихтовки с гидростанцией 11 своим гидродомкратом 37 с пуансоном 38, воздействует на выпуклую часть трубы 1, заставляя ее принимать прямолинейную форму.

Трубе 1 придают товарный вид, удобный для транспортировки и дальнейшей работе с ней с помощью установки 12 подготовки кромки трубы 1. Трубу укладывают на раму 42. С торцов трубы обрабатывают газорезательным полуавтоматом 43, затем снимают фаски торцов труб под углом 30 градусов станком 44 подготовки кромок труб.

В основу изобретения положена задача расширения эксплуатационных возможностей трубоформовочного оборудования, создание установки для способа изготовления прямошевной трубы со стыковым швом из металлической заготовки - из бывших в употреблении металлических труб большего диаметра и достигается это тем, что в способе изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в качестве металлической заготовки используют бывшую в употреблении металлическую трубу большего, чем изготавливаемая труба диаметра, осуществляют вырезание из нее по всей длине полосы для получения необходимого диаметра формуемой трубы, формовку трубы осуществляют посредством трубоформовочного устройства, выполненного в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное основание и подвижная верхняя часть которого снабжены радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, осуществляют сварку продольных кромок последовательно внутренним и наружным стыковыми швами, последовательно устраняют деформации трубы в виде вмятин по всей поверхности трубы, в виде эллипсности, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы, при этом деформации в виде вмятин по всей поверхности трубы устраняют гидродомкратами на установке внутренней радиальной рихтовки, в виде эллипсности - на установке наружной радиальной рихтовки, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы - на установке линейной рихтовки, и осуществляют обработку трубы с торцов газорезательным полуавтоматом и снятие фасок посредством станка для подготовки кромок труб, при этом трубоформовочное устройство для формования прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в виде бывшей в употреблении металлической трубы выполнено в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное нижнее основание и подвижная верхняя часть которого снабжены размещенными в ряд радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, связанными между собой гидроцилиндрами, соединенными с гидростанцией.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способу изготовления прямошевных труб со стыковым швом из бывших в употреблении металлических труб большего диаметра продольным вырезом полосы металла из всей длины трубы с последующей формовкой. Металлическую заготовку получают из трубы большего диаметра. Продольно вырезают полосу металла из всей длины трубы. Осуществляют формование трубы с сжиманием ее кромок на трубоформовочном устройстве. При этом используют устройство в виде обжимного гидравлического стапеля, верхняя и нижняя части которого снабжены радиусными сборными вкладышами по формуемому диаметру трубы. Затем последовательно сваривают внутренний шов трубы и наружный шов трубы сварочным полуавтоматом. Устраняют деформацию трубы гидродомкратами соответственно на установке внутренней радиальной рихтовки, в виде эллипсоидности на установке наружной радиальной рихтовки, а на установке линейной рихтовки с торцов трубы снимают фаски. Расширяются технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки, включающий размещение металлической заготовки на нижнем неподвижном основании трубоформовочного устройства, поступательную формовку металлической заготовки в трубу с сомкнутыми между собой противолежащими продольными кромками, последующую сварку продольных кромок стыковым швом, отличающийся тем, что в качестве металлической заготовки используют бывшую в употреблении металлическую трубу большего, чем изготавливаемая труба, диаметра, осуществляют вырезание из нее по всей длине полосы для получения необходимого диаметра формуемой трубы, формовку трубы осуществляют посредством трубоформовочного устройства, выполненного в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное основание и подвижная верхняя часть которого снабжены радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, осуществляют сварку продольных кромок последовательно внутренним и наружным стыковыми швами, последовательно устраняют деформации трубы в виде вмятин по всей поверхности трубы, в виде эллипсности, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы, при этом деформации в виде вмятин по всей поверхности трубы устраняют гидродомкратами на установке внутренней радиальной рихтовки, в виде эллипсности - на установке наружной радиальной рихтовки, в виде изогнутости относительно продольной оси трубы - на установке линейной рихтовки, и осуществляют обработку трубы с торцов газорезательным полуавтоматом и снятие фасок посредством станка для подготовки кромок трубы.

2. Трубоформовочное устройство для формования прямошовной трубы со стыковым швом из металлической заготовки в виде бывшей в употреблении металлической трубы, содержащее соединенные между собой неподвижное нижнее основание и подвижную верхнюю часть, отличающееся тем, что оно выполнено в виде обжимного гидравлического стапеля, неподвижное нижнее основание и подвижная верхняя часть которого снабжены размещенными в ряд радиусными сборными вкладышами по диаметру формуемой трубы, связанными между собой гидроцилиндрами, соединенными с гидростанцией.