Способ производства электросварных труб Советский патент 1987 года по МПК B21C37/06 

Изобретение относится к производству сварных труб преимущественно методом дуговой сварки и может быть использовано при изготовлении труб малых и средних диаметров из легированных сталей на не- нрерывных трубоэлектросварочных агрегатах.

Цель изобретения - повышение производительности и качества труб за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений.

На фиг. 1 представлена траектория движения дна; на фиг. 2 - траектория движения кромок заготовки; на фиг. 3 - трубная заготовка, поперечное сечение в плоскости максимального прогиба; на фиг. 4 - труба после сварочной клети, поперечное сечение.

При продольном растяжении стержня он наряду с растяжением в продольном .направлении деформируется (укорачивается) в поперечном направлении. При этом величина поперечной деформации составляет 30-50% от продольной. Аналогичные явления имеют место и при изгибе.

При формовке (изгибе) полосы в трубную заготовку волокна на ее наружной поверхности растянуты, а на внутренней сжаты (укорочены). При этом в продольном направлении наружные волокна сжаты, а внутренние растянуты, т.е. заготовка естественным образом должна иметь прогиб выпуклостью на кромки. Данная ситуация имеет место не только в открытых, но и в закрытых калибрах, так как основной изгиб происходит по дну заготовки, а кромки обычно изгибаются в первых клетях. Следовательно, при принудительном изгибе заготовки в продольном направлении выпуклостью на кромки увеличивается ее поперечное сворачивание, т.е. изгиб в поперечном направлении.

Изогнутая заготовка после снятия нагрузки распружинивается. Вследствие этого изгиб трубной заготовки в продольном направлении выпуклостью в сторону кромок приводит после снятия нагрузки и распру- жинивания в продольном направлении к нружинению в поперечном направлении, в результате которого кромки расходятся. Объясняется это тем, что при продольном изгибе выпуклостью на кромки дно заготовки от продольного изгиба на наружной поверхности сжато, а на внутренней растянуто. Следовательно, в поперечном направлении вследствие поперечной деформации растянуты наружные, а сжаты внутренние волокна, т.е. кромки сходятся, тогда как при снятии нагрузки в результате упругого пружинения все будет наоборот.

Сущность изобретения состоит в том, что продольным изгибом трубной заготовки до сварочной клети создают такую схему напряженно-деформированного состояния в зоне сварки, т.е. на участке совмещения, нагре

0

3

5

0

5

ва .кромок,- их оплавления и застывания сварного шва, при которой в заготовке возникают напряжения сведения кромок.

Для этого заготовку в продольном направлении изгибают выпуклостью в сторону дна с максимальным прогибом величиной h (0,5-5)Нтр на расстоянии 1 (7 - - 14), где RTP - радиус готовой трубы. В поперечном направлении в плоскости максимального прогиба А-AI разгибают дно и сводят кромки заготовки (фиг. 2). Эти операции производят непосредственно перед сварочной клетью. Следствием пружинения от таких продольного и поперечного изгибов являются напряжения в заготовке, приводящие к сведению кромок в сварочной клети и за ней на участке формирования и охлаждения шва. Ось сварочных валков В-В| устанавливают перпендикулярно траектории движения дна заготовки с тем, чтобы не препятствовать ее пружине- нию при входе в сварочный калибр. Для этого ее (ось сварочной клети) наклоняют против движения трубы к вертикали, перпендикулярной оси стана О-0|. За сварочной клетью заготовки выпрямляют в группе калибровочных клетей. Таким образом, происходит смена знака кривизны продольного изгиба, что также обеспечивает благоприятную схему напряженно-деформированного состояния. Кромки удерживаются в сведенном состоянии.

Продольный изгиб трубной заготовки осуществляют с максимальным прогибом величиной h (0,5-5)Нтр в зависимости от механических свойств и типоразмера изготавливаемых труб, в частности показателя носительной тонкостенности , где S - толШ.ина стенки трубы, D - диаметр наружной трубы.

Максимальные значения h (0,5-2)Нд, соответствуют тонкостенным трубам с показателем - 0,025 и менее. Трубы со

значением показателя 0,025 прогибают на величину h (2-5).

Диапазон значений величины прогиба h (0,5-5)Rip обеспечивает остаточные продольные и поперечные пластические деформации в трубе, в зоне сварки, устранимые вне этой зоны в группе калибровочных клетей и достаточные для сведения кромок в зоне сварки напряжения от распружинивания заготовки после продольного изгиба.

При значениях h 2Нтр и более для

тонкостенных труб с соотношением -4- 0,025, а также при. значениях h 5Ry

для труб с показателем - , 0,025 происходит потеря устойчивости профиля трубы, на ее поверхности появляются неустранимые дефекты (местные искривления, гофры). При величинах прогиба h 0,5Rjpn h соответственно для указанных групп размеров

не происходит пластической деформации трубной заготовки. Это приводит к тому, что после упругого пружинения от продольного изгиба и в поперечном направлении в зоне сварки у трубной заготовки между кромками образуется зазор, а при последующей сварке в сварном шве возникают растягивающие напряжения, приводящие к горячим трещинам.

Расположение максимального прогиба на расстоянии 1 (7-14) Rj от оси сварочных валков, расположен-ной в плоскости смены знака кривизны продольного изгиба заготовки, обеспечивает осуществление в зоне за сварочной клетью в трубе продольного изгиба выпуклостью на кромки. Такой изгиб обеспечивает создание в свариваемой трубе напряжений, стремящихся удержать кромки. Это приводит к тому, что в сварном щве отсутствуют остаточные растягивающие напряжения и, следовательно, исключается возможность образования горячих трещин, а также появляется возможность увеличения скорости сварки без ухудщения качества шва трубы.

Длина выпуклой зоны выбирается из условия обеспечения затвердевания сварного щва при заданной скорости сварки. Диапазон 1 (7-14)RTp в значительной степени зависит от расстояния между осью последней формовочной клети и осью сварочных валков L. Значение L обычно постоянно на определенном трубоэлектросварочном агрегате и назначается в соответствии с конструкторскими и технологическими требованиями. При расположении плоскости максимального прогиба на расстоянии 1 (7- -12)RTp от оси сварочной клети ось последней располагается в плоскости смены знака продольной кривизны заготовки.

Пример. Из исходной ленты 10Х18Н10Т шириной 150 мм и толщиной 2 мм в 12-клете- вом формовочном стане формуют трубную заготовку диаметром 5J мм. Выходящая из последней горизонтальной клети с разрезной щайбой формовочного стана заготовка рас- пружинивается в поперечном сечении вследствие повышенной упругости нержавеющей стали. С помощью дополнительной клети с горизонтальными валками, опуская ось калибра этой клети относительно оси стана на величину 60 мм (2,4RTp), осуществляют продольный изгиб заготовки выпуклостью на дно. Клеть для прогиба заготовки располагают на расстоянии 300 мм (12Йтр от сварочной клети. При этом кромки заготовки сводят до соприкосновения.

Кроме того, вследствие овальности калибра дополнительной клети (горизонтальная ось калибра больще вертикальной) дно

заготовки разгибают, а периферийные зоны периметра заготовки изгибают с кривизной, большей кривизны профиля готовой трубы. Возможно и сведение кромок в дополнительной клети без соприкосновения. В этом случае используют обычную щовонаправляю- щую клеть с разрезной щайбой.

Вследствие пружинения от продольного изгиба заготовка распружинивается и в поперечном направлении, что приводит к све дению кромок. Возникновение тангенциальных напряжений, стремящихся удержать кромки, обуславливается и упругим пружи- нением дна и периферийных зон заготовки от деформации (овализации) поперечного

5 сечения в дополнительной клети. Для того, чтобы не мещать продольному пружинению заготовки, ось сварочной клети наклоняют под углом 9° к вертикали. За сварочной клетью изменяют знак кривизны продольного изгиба, изгибая заготовку выпуклос0 тью на кромки, что обусловливает удержание кромок от распружинивания, в результате чего становится возможным осуществлять процесс сварки на скорости 3,5-5 м/мин вместо обычной для этого ти5 поразмера скорости 1,5-2 м/мин с хорощим качеством сварного соединения.

Использование способа позволит значительно повысить производительность при изготовлении электросварных труб из легированных сталей и сплавов и обеспечить хо0 рощее качество сварного соединения за счет создания благоприятного напряженного состояния в трубной заготовке при сварке, кристаллизации и охлаждении сварного шва.

Формула изобретения

Способ производства электросварных труб, включающий формовку полосы в трубную заготовку, продольный изгиб в зоне сварки, сварку кромок в сварочной клети и калибровку, отличающийся тем, что, с целью

повышения производительности и качества труб за счет уменьщения растягивающих напряжений в сварном шве, продольный изгиб заготовки осуществляют перед сварочной клетью выпуклостью в сторону дна заготовки, максимальную величину прогиба выбирают в пределах 0,5-5 радиусов готовой трубы, сечение максимальной величины прогиба располагают на расстоянии, равном 7-14 радиусов готовой трубы, от сварочной клети, кромки заготовки сводят до соприкосновения в плоскости максимального

прогиба, а ось сварочной клети наклоняют к вертикали в направлении против движения трубы и располагают в плоскости изменения знака кривизны продольного прогиба заготовки.

,

0.

фиг 2

иг.З

ФигЛ

Изобретение относится к производству сварных труб преимушественно методом дуговой сварки и может быть использовано при изготовлении труб малых и средних диаметров из легированных сталей на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. Целью изобретения явлется повышение производительности и качества труб за счет уменьшения в сварном шве растяги- ваюших напряжений. Сформированную трубную заготовку перед сварочным калибром изгибают в продольном направлении выпуклостью в сторону дна. В плоскости максимального прогиба дно заготовки разгибают и сводят кромки. Следствием пружинения от такого продольного и поперечного изгибов будут напряжения в заготовке, приводяшие к сведению кромок в сварочной клети и за ней на участке формования и охлаждения шва. Это приводит к тому, что в сварном шве отсутствуют остаточные растяги- ваюшие напряжения, исключается возможность образования горячих трешин, появляется возможность увеличения скорости сварки. 4 ил. сл со О1 со 01 4 00