Способ производства электросварных труб Советский патент 1987 года по МПК B21C37/08 

113

Изобретение относится к производству электросварных труб, преимущественно газоэлектрической сваркой, и может быть использовано на трубоэлект росварочных станах аргонно-дуговой сварки для повьппения качества сварного шва и увеличения скорости сварки

Целью изобретения является повышение качества труб и скорости сварки за счет уменьшения тангенциальных напряжений растяжения в шве после сварки.

Сущность способа состоит в следующем.

При производстве электросварных труб бесконечной длины формуют трубную заготовку со щелью, кромки которой затем сводят в сварочном калибре путем воздействия на заготовку деформирующим инструментом. После сварки и выхода из клети инструмент не держит заготовку и распружиниваниюпрепятствует сварной шов. Если усилие от тангенциальных растягивающих напряжений в шве в результате распруживания боль ше, чем сопротивление шва, возможен его разрыв. В других случаях возможно появление горячих трешлн. Даже если сплошность металла шва не нарушает ся, растягивающие напряжения в шве уменьшают конструкционную прочность трубы. Применение поддерживающих устройств за выходным сечением сварочного калибра существенно усложняет конструкцию сварочной клети, эксплуатацию оборудования, увеличивает вероятность появления других дефектов. Кроме того, затруднено удержание кромок непосредственно в зоне за выходным сечением сварочного калибра, где усилие пружинения максимально, а прочность шва минимальна.

Сущность способа заключается в том, что на заключительной стадии формовки заготовку обжимают в закрытом калибре без шайбы, сводят ее кромки, а дно разгибают. После снятия нагрузки участок дна пружинит с ;увеличением кривизны, т.е. : внутрь, и стремится сомкнуть ранее уже сведенные в калибре кромки. Поскольку сведение кромок в калибре производилось за счет изгиба участков, лежащих в зоне разъема калибра, а эти участки при редуцировании деформировали в наибольшей степени, их распру жинивание практически отсутствует. Таким образом, кромки заготовки, вы

5

0602

ходящей из последнего формовочного калибра, сомкнуты внутренним усилием пружинения.

Для предотвращения скручивания

5 заготовки и смещения шва используют

направляющий нож перед сварочной кле- тью. Кромки заготовки на ноже разводят, однако разведение кромок осуществляют на величину упругой дефор0 мации в заготовке для того, чтобы после схода с ножа кромки сомкнулись без дополнительного усилия (за счет внутренних напряжений).

Пределы изменения параметров при няты на основании результатов экспериментальных исследований, согласно которым при радиусе разгиба меньше, чем 1,2 радиуса готовой трубы, не обеспечивается минимально необходи0 мая величина пружинения, поскольку деформация близка к упругой. При радиусе разгиба большем, чем 2,0 радиуса готовой трубы, величина радиу са дна заготовки после пружинения значительно отличается от величины радиуса остальной части заготовки, что затрудняет процесс сварки (существенно искажается форма заготовки перед сваркой).

30 Аналогично обосновывается длина разгибаемого участка. Если она меньше 0,5 радиуса готовой трубы, угол поворота профиля и горизонтальное смещение кромки недостаточны для по35 лучения после выхода заготовки из калибра без зазора между кромками. Если длина разгибаемого участка больше 2 радиусов готовой трубы, отличие формы заготовки перед сварочным ка40 либром от требуемой недопустимо.

Разведение кромок на направляющем ноже больше, чем на 0,2 радиуса готовой трубы, приводит к пластическим деформациям, появлению зазора значи45 тельной величины после схода с ножа и к. .необходимости существенного деформирования кромок в сварочном калибре, т.е. к пружинению на выходе из калибра. Минимальная толщина направ50 ляющего ножа (или шайбы) ограничивается его прочностью и должны быть близка к толщине стенки трубы (для тонкостенных труб). Поскольку основной сортамент вьтускаемых труб огра55 ничивается отношением диаметра трубы к толщине стенки, равным 100, минимальная толщина ножа принята равной 0,02 радиуса последнего калибра, который практически равен половине диаметра трубы.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку изгибают в клетях с открытыми, а затем в клетях с закрыты- ми калибрами с разрезными шайбами и без шайбы. При этом в закрытом калибре без шайбы эгаготовку обжимают по периметру. Затем кромки заготовки разводят на направляющей шайбе или ноже и сводят в сварочном калибре, получая сварной шов. Подвод энергии для нагрева кромок осуществляют с помощью индуктора (при сварке ТВЧ), токопроводящим роликом (при сварке постоянным током) или неплавящимся электродом (при аргонно-дуговой сварке) .

Перед входом заготовки в закрытый калибр без шайбы, который устанавливают последним или предпоследним, ее овализируют с большей вертикальной осью. Данная операция желательна для увеличения степени последующего пру- жинения после разгибания дна заготовки в калибре без шайбы, однако ее может и не быть. Затем в закрытом калибре без шайбы дно заготовки иа длине 0,5-2,0 радиуса готовой трубы раз-30 трубы не является обязательной опегибают радиусом величиной 1,2-2,0 радиуса трубы.«При этом сводят кромк заготовки за счет подгибки прикормоч ных участков и участков, лежащих в зоне разъема калибра. Одновременно с этим заготовку обжимают. При формовке жестких (упругих) заготовок обжатие достигает 2% для уменьшения пружинения участков, лежащих в зоне разъема. Если же формуются заготовки из пластичных материалов, величина обжатия равняется 0-0,5% для улучшения выформовки профиля.

После выхода из калибра кромки заготовки разводят направляющим ножом или диском, но вследствие пружинения дна заготовки с уменьшением кривизны они упираются в нож с усилием, достаточным для их сведения в том случае, если нож будет убран. -

Далее заготовку снимают с ножа и задают в сварочный калибр, при этом действием внутренних усилий кромки сводятся в зоне сварочного калибра без силового воздействия на заготов- ку валками сварочной клети. Разведение кромок направляющим ножом осуществляют на величину упругой деформации, что и обеспечивает смыкание кромок при сходе их с ножа за счет внутренних усилий пружинения.

Далее кромки нагревают, например, 5 дугой, которую зажигают между электродом и свариваемыми кромками. Кромки сплавляются и образуется сварной шов без внутренних напряжений растяжения. Сварочный калибр при этом

O направляет и поддерживает кромки. Пример. Производство труб 38-2,0 мм из нержавеющей стали ГОХ18Н10Т на стане АДС.

Плоскую ленту шириной 115,0 мм

5 изгибают в последовательно установленных трех клетях с открытыми калибрами радиусами 54, 31,4 и 24,0 мм. Затем заготовку изгибают в трех клетях с разрезными шайбами: в 4-й кле0 ти радиус 21,4 мм, толщина разрезной шайбы 10,6 мм; в 5-й клети радиус 20,7 мм, толщина разрезной шайбы 7,2 мм; в 6-й клети заготовку овализируют (ей/придают форму овала с боль5 шей в тикальной осью), радиус дна 16,7 мм, в зоне разъема 23,3 мм, толщина шайбы 3,5 мм, вертикальная ось 42,7 мм, горизонтальная ось 37,3 мм, овальность 1,15. Овализация

рацией, но повьш1ает эффективность процесса при усложнении изготовления калибров. Затем заготовку сдают в закрытый калибр без разрезной шайбы с радиусом диа 28,3 мм, т.е. 1,47 радиуса трубы (19,3 мм) и длиной участка 19,0 мм, т.е. 0,98 радиуса трубы. Заготовку в калибре обжимают на величину 0,5% (обжатие возможно и в предыдущих клетях), при этом сводят кромки заготовки. При выходе из калибра дно заготовки пружинит внутрь Радиус дна после пружинения равен 26,6 мм. За счет такого пружинения дна ) -внутрь заготовки ранее сведенные в калибре кромки также стремятся переместиться навстречу друг другу (если бы перемещение кромок могло осуществиться, каждая из них сместилась бы в горизонтальном направлении на 0,8 мм, т.е. наложение поставило бы 1,6 мм). Этим в заготовке создается напряженное состояние, которое стремится свести кромки.

Затем кромки заготовки разводят иа направляющем ноже толщиной 2,0 мм, т.е. , радиуса трубы. Разведение кромок производят в пределах упругой

5131

деформации, поэтому схема йапряжен- ного состояния в заготовке, которая создается в процессе разгибки, сохраняется ,

После схода с ножа перед входом в сварочный калибр кромки под действием этих внутренних усилий смыкаются.

На входе в сварочный калибр кромки нагревают дугой, которую создают с помощью неплавящегося вольфрамового электрода; под действием внутреннего усилия, которое сводит кромки, образуется сварной шов. При этом валки сварочного калибра играют роль поддерживающего инструмента. Поскольку в сварочном калибре заготовку не сжимали, в ней (в сварном шве) не возникают напряжения растяжения.

Поскольку после выхода трубы из сварочного калибра в еще недостаточно затвердевшем, а значит и прочном сварном шве, практически отсутствуют тангенциальные растягивающие напряжения, возможно увеличение скорости сварки, т.е. производительность агрегата. Качество сварного шва также Bbmie, так как уменьшается вероятность образования трещин, повьшается прочность шва.

Ввод заготовки в стан в процессе заправки ленты осуществляют без изгиба в предпоследней и разгиба в послед

Составитель Э.Ветрова Редактор Н.Швыдкая Техред В.Кадар КорректорЛ.Пнпипенко

Заказ 1820/7 Тираж 733 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

00606

ней клети. При этом между кромками заготовки перед направляющим ножом сохраняется зазор и ввод заготовки на нож осуществляется свободно.

5 По сравнению с известными способами производства труб на непрерывных станах предложенный позволяет соединить свариваемые кромки без создания в сварном шве напряжений растяжения,

JO что предотвращает разрыв шва, появление трещин, ослабление шва, что в конечном счете повьш1ает качество труб

Формула изобретения

Способ производства электросварных труб, включающий изгиб заготовки, ее обжатие по периметру в закрытом калибре без шайбы, разведение кромок заготовки, их сведение, сварку и калибровку трубы, отличающий- с я тем, что, с целью повьш1ения качества труб и скорости сварки за счет уменьшения тангенциальных напряжений растяжения в шве после сварки, при обжатии в закрытом калибре участок заготовки длиной 0,5-2,0 радиуса готовой трубы, расположенный напротив шва, разгибают на величину, равную 1,2-2,0 радиуса готовой трубы, а последующее разведение кромок осуществляют на величину 0,02-0,2 радиуса готовой трубы.