Способ изготовления трубопроводов Советский патент 1993 года по МПК B23K11/00 

Изобретение относится к сварочному производству и предназначено для использования преимущественно при изготовлении трубопроводов из чугунных труб.

Целью изобретения является повышение качества трубопроводов из чугунных труб.

Для достижения указанной цели при изготовлении трубопроводов из чугунных труб концевые участки на каждой трубе подвергают термоциклической обработке в течение 7-12 циклов при нагреве в каждом цикле до 800-860°С токами высокой частоты с последующим ускоренным охлаждением до 200-250°С. Дополнительно осуществляют термоциклическую обработку по меньшей мере одного участка в средней части каждой трубы. Нагрев в каждом цикле целесообразно осуществлять со скоростью 40- 80°С/с. а охлаждение - со скоростью 50-70°С/с.

Экспериментально определено, что для хорошей сваривлемости чугунных труб и

увеличения угла загиба необходимым условием является обеспечение пластических свойств свариваемых участков на уровне значений относительного удлинения 20- 25%, т.е. исходные значения пластических свойств свариваемых чугунных труб необходимо увеличить в 1,78-2,1 раза.

Указанный экспериментально определенный режим термоциклической обработки приводит к уменьшению количества газов и микропустот, а также к коагуляции частиц в более округлые формы, что способствует увеличению плотности обрабатываемых участков чугунной трубы с 6,8 до 7,4 г/см . При этом пластические свойства чугуна - относительное удлинение и ударная вязкость - возрастают в 1,7-2,1 раза.

Для повышения качества трубопроводов и предохранения труб от механических повреждений при монтаже и транспортировке дополнительно осуществляют термоциклическую обработку, по меньшей мере одного участка в средней части каждой

(Л

С

00

ю ел о ч

трубы, что позволяет еще больше увеличить угол загиба трубопровода без появления микротрещин.

Выбор граничных параметров нагрева обрабатываемых участков труб до 800- 860°С и охлаждения до 200-250°С обусловлен тем. что в этом промежутке температур происходит изменение механических свойств гиатериала труб, поскольку изменяется плотность материала, уменьшается количество газов и микропустот, происходит коагуляция частиц в более округлые формы, повышается плотность материала и при этом возрастают его пластические свойства.

Термоциклическую обработ ку труб проводят в течение 7-12 циклов, так как уменьшение числа циклов обработки меньше 7 приводит к ухудшению качества сварных соединений трубчатых изделий, увеличивается склонность к трещинообразованию за счет изменения плотности материала труб. Количество циклов более 12 проводить экономически нецелесообразно.

Необходимая скорость нагрева в 40- 80°С/с обеспечивается путем нагрева токами высокой частоты, а необходимая скорость охлаждения в 50-70°С/с обеспечивается за счет ускоренного охлаждения водовоздушной смесью или водой.

Проведенный анализ заявляемого способа изготовления трубопроводов из чугунных труб свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря тому, что происходит повышение пластических свойств чугунных труб вследствие того, что изменяется плотность материала обрабатываемых поверхностей за счет уменьшения количества газов и микропустот, а также за счет коагуляции частиц в более округлые формы.

На основании анализа значительного числа экспериментальных данных было установлено, что для того, чтобы исключить поломки при изготовлении трубопроводов достаточно обеспечить угол загиба труб не менее 10°, что всегда обеспечивается в стальных трубах. Для этого по длине чугунной трубы необходимо дополнительно выполнить участки с повышенной пластичностью. С этой целью трубы после сварки подвергают дополнительной термоциклической обработке, обрабат ывая по меньшей мере один участок в средней части каждой трубы.

Целесообразно, чтобы длина концевых участков труб и длина участков в средней части трубы, подвергаемых термоциклиро- ванию, составляла 0,007-0,026 от длины трубы. Так, например, при изготовлении трубопроводов трубы размером 112x6 мм и длиноГ: 7000 мм из высокопрочного чугуна

марки ВЧ42-12 после центробежной отливки и отжига при исходном относительном удлинении, равном 12%, поступают на участок термоциклической обработки. Концевые участки труб длиной 119 мм, что составляет 0,017 от общей длины трубы, нагревают в кольцевом индукторе до 850°С со скоростью 60°С/с. Нагрев ведут от генератора ТПЧ-500.

После нагрева указанные участки с помощью спрейерного устройства охлаждаются водой до -220°С со скоростью 60°С/с. Затем производят повторный нагрев и охлаждение участков в первоначальном ре5 жиме. Количество циклов обработки устанавливают равным 10. После обработки относительное удлинение материала указанных участков составляло 23%, что в 1,9 раза выше исходных значений.

0 Затем свариваемые трубы зажимаются в стыкосвэрочной машине и после приложения начального давления включается сварочный ток, нагревающий торцы труб до образования сварного соединения под дей5 ствием усилия осадки.

Полученное сварное соединение обладает высокими механическими свойствами и не имеет участков с потерей сплошности материала. Изготовленный таким образом

0 трубопровод характеризуется высоким качеством. О i ношение площади трещин к площади поперечного сечения сварного шва составляет 0,5%, угол загиба трубопровода равен 11°.

5в способе дополнительно осуществляют термоциклическую обработку по меньшей мере одного участка шириной 100 мм в средней части каждой трубы. Режим термоциклической обработки в этом случае такой

0 же, как и при обработке конусов труб перед стыковой сваркой. При этом происходит дальнейшее повышение качества трубопровода за счет повышения угла загиба до 12-13°.

5 После термоциклирования относительное удлинение чугуна увеличилось с 12 до 25%.

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод о том, что за0 являемый способ в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:

повышается качество трубопровода, сваренного из чугунных труб,- отношение площади трещин к площади поперечного

5 сечения сварного шва уменьшается с 78,8 до 0,4-2%, угол загиба трубопровода увеличивается с 3 до 8-12° ;

повышается надежность трубопровода в эксплуатации, сокращаются затраты на ремонтные работы.

Заявляемое изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволяет повысить надежность трубопроводов, сваренных из чугунных труб, в эксплуатации и сократить затраты на ремонтные работы.

Формула изобретения 1. Способ изготовления трубопроводов из отдельных труб, включающий стыковую сварку труб, отличающийся тем, что, с целью повышения качества трубопроводов из чугунных труб, перед сваркой концевые участки каждой трубы подвергают

термоциклической обработке в течение 7- 12 циклов, в каждом цикле осуществляют нагрев до 800-860°С токами высокой частоты и ускоренное охлаждение до 200-250°С.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что дополнительно осуществляют термоциклическую обработку по меньшей мере одного участка в средней части каждой трубы.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающи. и с я тем, что термоциклической обработке подвергают участки,длина которых составляет 0,007-0,026 длины трубы.

Использование: в сварочном производстве при изготовлении сварных трубопроводов из чугунных труб. Сущность изобретения: концевые участки на каждой трубе подвергают термоциклической обработке в течение 7-12 циклов. В каждом цикле трубу нагревают до 800-860°С токами высокой частоты, а затем ускоренно охлаждают до 200-250°С. Также дополнительно подвергают термоциклической обработке по меньшей мере один участо в средней части каждой трубы. Способ позволяет повысить пластичность чугунных труб в зоне сварки, что необходимо для получения качественного сварного соединения. 2 з п. ф-лы.