Способ изготовления многослойных труб Советский патент 1985 года по МПК B21D51/24 

Изобретение относится к трубному производству и может быть использова но для изготовления многослойных труб высокого давления. Известен способ изготовления многослойных труб, при котором из рулон ной полосы навивают по спирали много слойные обечайки, сваривают обечайки между собой по торцам ij , Однако этот способ изготовления многослойной трубы не позволяет нор мализовать н.еравномерное распределение напряжений в навитых слоях трубы Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления многослойной трубы, включающий навивку по винтовой спирали полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давление навитых слоев и трубы-основы и соединение их 2 . Недостатком известного способа яв ляется неравномерное распределение напряжений в навитых слоях готовой трубы: наружные слои более растянуты, чем внутренние, из-за обжатия наружньми слоями внутренних при навивке. При нагружении многослойной трубы рабочим внутренним давлением напряжения в ее навитых слоях повышаются на одинаковую величину, а неравномерное распределение напряжений по слоям остается, что неблагоприятно сказывается на работоспособности многослойной трубы: наиболее нагруженный наружный слой может разрзгшиться под нагрузкой, что приводит к еще более неблагоприятному перераспределению напряжений в оставшихся навитых слоях, к разрушению следующего наружного слоя, в результате происходит разрушение всей трубы. Целью изобретения является повышение качества многослойной трубы пу тем нормализации напряжений в навитых слоях. Поставленная цель достигается тем, что при способе изготовления многослойных труб, включающем навивку полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых сло ев и трубы-основы и соединение их, нагружение трубы внутренним давлением осуществляют после соединения по торцам трубы навитых слоев с трубой-основой, величина которого составляетр - 2(s,.) f D-2() |где P - внутреннее давление, кгс/мм ; минимальная (с учетом минусового допуска) -толщина стенки трубы-основы, мм; суммарная толщина навитых из полосы слоев (с учетом минусового допуска на толщину полосы), мм; предельное допустимое напряжение в стенке трубы-основы, кгс/мм ; предел текучести материала навиваемой полосы, кгс/мм ; номинальный наружный диаметр многослойной трубы, мм что обеспечивает появление пластических деформаций в навитых слоях. Нормализацию напряжений в навитых слоях трубы путем нагружения ее внутренним давлением возможно совместить с заводским гидроиспытанием трубы при использовании в качестве рабочего тела жидкости. Вьтуск труб со скрытыми дефектами уменьшается, если в качестве трубы-основы использовать трубу, которая прошла заводские испытания на прочность и плотность. Способ осуществляется следую1цим образом. На трубу-основу навивают по винтовой спирали с зазором между кромками витков полосу, при этом достигают натяжения полосы механическим способом или термическим нагревом навиваемой полосы. После навивки слои полосы и трубу-основу сваривают между собой на торцах трубы с обеспечением монолитных концов, необходимых для стыковки и сВарки труб в трубопроводе. Затем дпя нормализации напряжений в навитых слоях производят нагружение трубы расчетным внутренним давлением, величину которого определяют из зависимости . Р - 2(S..e -|-5,.дт ) D-2(S,+S2) После напряженной навивки на трубу-основу слоев полосы из-за обжатия наружными слоями внутренних напряжения по слоям Грубы распределены неравномерно. При нагружении трубы расчетным внутренним диаметром уровень напряжений в слоях навивки повышается на одинаковую величину, обеспечивающую переход материала слоев навивки из области упругих в область пластических деформаций. В области пластических деформаций напряжения во всех навитых слоях выравниваются, принимая значения пре дела текучести материала полосы или несколько больше указанной величины, После разгрузки от внутреннего давле ния за счет остаточных деформаций, происшедших в материале навитых слоев, в трубе, Для которой , напряжения во всех навитых слоях принимают равные значения уже в упругой области и остаются одниковыми при последующем нагружении трубы рабочим давлением. В трубе, для которой после разгрузки от внутренне го давления напряжения в трубе-основе и навптых слоях принимают нулевые значения, однако обеспечиваются равные остаточные деформации навитых слоев. При дальнейшем нагружении такой трубы рабочим давлением навиты слои одновременно включаются в работу, благодаря чему создается равнонапряженное состояние указанных слоев под нагрузкой. Нормализацию напряжений в навитых слоях трубы нагружением внутренним . давлением возможно совместить с заводским гидроиспытанием трубы, для чего нагружение трубы до расчетного давления проводят на гидравлическом iпрессе, вьщерживают трубу под- давлением в течение 30 с, а после нагружения в11зуально определяют наличие течей рабочей жидкости и остаточных деформаций стенки, выводящих диаметр трубы за цредельные отклонения. Посколько необходимым условием работоспособности многослойной трубы является высокая надежность внутг ранней трубы-основы, то вьшуск груб по предлагаемому способу со скрытыми дефектами существенно уменьшается, если в качестве трубы-основы используют трубу, прошедшую заводские испытания на прочность и плотность. В качестве трубы-основы выбирают спиральношовную трубу наружным диаметром 1399 мм с толщиной стенки мм, вьтолненную из стали 17Г1С и вьщержавшзто гидроиспытанйя давлением 55 кгс/см, при котором напряжения в стенке достигают предельного значения О 32 кгс/мм. Полосу шириной 1150 мм и толщиной 3,5 мм из стали 09Г2СФ с пределом текучести d-p 45 кгс/мм нагревают до 100 С. По винтовой спирали, обра, зующей с осью трубы угол 75°, навивают, на трубу-основу три слоя из указанной полосы. Положение витков каждого навиваемого слоя на трубеоснове смещают относительно витков предыдущего слоя. Зазор между кромками витков в каждом слое выреживают не более 10 мм, концы полосы спомощью сварки прихватьшают к трубе-основе. Кромки витков нарз кного слоя 54огут свариваться между собой кзт привариваться к нижележащему слою сплошным или прерывистым швом. После вьтолнения навивки слои сваривают на торцах с трубой-основой по всему периметру, обеспечивая таким путем замоноличивание концов собранной трубы. Суммарная толщина навитых слоев ,5 мм, наружный диаметр собранной трубы мм. Трубу вьщерживают с целью охлаждения ее до температуры окружакядего воздуха 20Рс. После охлаждения тру- ; бы сжимающие напряжения в трубеоснове составляют 11,4 кгс/мм, а растягивающие напряжения в навитых слоях равны в первом (изнутри) слое 8,8 кгс/мм, во втором промежуточ- i ном слое 13,3 кгс/мм, в третьем наружном слое 17,0 кгс/мм. Нормализацию напряжений в навитых слоях достигают нагружением трубы гидравлическим давлением 125 кгс/см с выдержкой под указанным давлением в течение 30 с. После нормализации напряжения в навитьк слоях составляют 6,9 кгс/мм, а сжиманэдие напряжения в трубе-основе равны 6,1 кгс/мм, В сравнении с базовым объекте (используемым на заводе) применение предлагаемого способа обеспечивает повьшение качества и улучшение служебных характеристшс многослойньпс труб, благодаря равномерному распределению напряжений в навитых слоях повышается работоспособность труб под давлением. Пре варнтельные испытания трубы-основы на плотность поз- воляют выявить все дефекты, которые могут служить каналами утечек рабочей среды в процессе эксплуатации труб, вследствие более высокой толщины стенки трубы-основы, чем навиваемых слоев, повышаются кольцевая жесткость и прочность многослойных

I114350246

труб при изгибе. Наличие в конструк- ечивает повьшение сопротивления расцин трубы слоев, витки которых не пространению толщины осевой гибкоссварены между собой по кромкам, обес- ти многослойных труб.

СПОСОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГО- СЛОЙНЫХ ТРУБ, включающий навивку полосы на трубу-основу, нагружение внутренним давлением навитых слоев и трубы-основы и соединение их, о т личающийся тем, что, с целью повышения качества многослойной трубы путем нормализации напряжений в навитых слоях, нагружение трубы внутренним давлением осуществля ют после соединения по торцам трубы навитых слоев с трубой-основой до величины Р 2(,-dT) D-2(S,+S2) внутреннее давление, кгс/мм ; где Р S, минимальная толщина стенки трубы-основы, мм; 5„ суммарная толщина навитых из полосы слоев, мм; i d предельно допустимое напряСЛ жение, в стенке трубы-основы, кгс/мм ; . б-f - предел текучести материала навиваемой полосы, кгс/мм ; D - Номинальный наружный диаметр многослойной трубы, мм, обеспечивающей появление пластических деформаций в навитых слоях. 4 со СП о 4