Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРЯМОШОВНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии и оборудованию для производства прямошовных магистральных труб в трубоформовочных цехах металлургических предприятий.

Известен способ производства прямошовных магистральных труб, предусматривающий формовку трубы из листовой заготовки с предварительной подгибкой продольных кромок и последующей U-образной или О-образной деформацией указанной заготовки (Стальные трубы. Справочное издание. Пер. с нем./Под ред. Шмидта. М.: Металлургия, 1982, стр.163-164). При реализации этого способа после формовки трубы проводят сварку продольных боковых кромок листовой заготовки с образованием соединительного шва трубы. Для этого сначала указанные кромки соединяют прихватками в отдельных местах, а затем на сварочном стенде трубу сваривают сначала внутри, а затем снаружи. На практике этот способ реализуется на трубоформовочных прессах и сварочных стендах трубоформовочных цехов.

Основной недостаток известного способа заключается в том, что на начальной стадии процесс сварки продольных боковых кромок листовой заготовки недостаточно стабилен из-за необходимости настройки и сопровождается образованием кратерных участков сварки, которые могут приводить к возникновению трещин в соединительном сварном шве. Иначе говоря, возможно появление брака на настроечных участках продольного соединительного шва готовой трубы. Следует отметить, что наличие прихваток в отдельных местах продольного сварного шва также не способствует стабильности его качества, поскольку параметры процесса сварки в зонах их расположения отличаются от параметров на остальной протяженности шва. Таким образом, существующий способ производства прямошовных магистральных труб характеризуется недостаточной стабильностью процесса сварки продольного шва и нуждается в доработке.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является способ производства прямошовных магистральных труб, предусматривающий формовку трубы из листовой заготовки с предварительной подгибкой продольных кромок и последующей U-образной или О-образной деформацией указанной заготовки, а также приварку технологических планок к торцам трубы в зоне соединяемых при помощи сварки продольных боковых кромок листовой заготовки, обработку кромок указанных краев и сварку этих кромок с образованием продольного соединительного шва трубы (И.Н.Потапов и др. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1999, стр.437-441). Указанный способ производства труб позволяет повысить стабильность процесса сварки за счет приварки технологических планок к торцам трубы в зоне соединяемых при помощи сварки продольных боковых кромок листовой заготовки. При этом настройку сварочного аппарата производят на технологических планках, а затем, после выхода на стабильный характер процесса, приступают непосредственно к сварке продольных боковых кромок листовой заготовки. Соответственно возникает возможность вывода кратерных участков сварки с основного металла труб на технологические планки и повышения качества продольного соединительного шва трубы.

Однако используемые технологические планки могут отличаться по химическому составу от основного металла трубы. В этом случае настройка сварочного аппарата не обеспечивает достаточной стабильности процесса сварки при переходе от технологической планки к соединительному шву самой трубы, поскольку с изменением свойств свариваемых материалов изменяются и условия сварки. Таким образом, производимая в соответствии с этим техническим решением прямошовная магистральная труба не всегда удовлетворяет требованиям к качеству, поскольку сохраняется возможность образования трещин в ее продольном соединительном шве. Следует также отметить, что в соответствии с известным способом разделка боковых кромок и приварка технологических планок проводятся на уже прошедшем формовку металле, непосредственно перед сваркой продольного соединительного шва, что создает определенные трудности для производственного персонала, связанные с позиционированием режущего инструмента и технологических планок относительно обрабатываемых краев цилиндрической трубной заготовки. Это обуславливает актуальность разработки способа производства прямошовных магистральных труб, свободного от указанных недостатков.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в обеспечении стабильности процесса сварки на всем протяжении продольного соединительного шва и повышении качества готовых магистральных труб.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе производства прямошовных магистральных труб, предусматривающем формовку трубы из листовой заготовки с предварительной подгибкой продольных кромок и последующей U-образной или О-образной деформацией указанной заготовки, а также приварку технологических планок к торцам трубы в зоне соединяемых при помощи сварки продольных боковых кромок листовой заготовки, обработку кромок указанных краев и их сварку с образованием продольного соединительного шва трубы, в соответствии с предложенным способом для каждой листовой заготовки технологические планки изготовляют из технологической обрези, полученной при производстве листовых заготовок той же плавки, что и эта заготовка, причем используют обрезь с толщиной, соответствующей толщине этой заготовки, а приварку планок к торцам листовой заготовки и обработку продольных кромок этой заготовки производят до ее формовки, и осуществляют эту приварку таким образом, чтобы зазор между соседними планками после соединения краев заготовки перед сваркой продольного шва трубы не превышал 6 мм, после чего последовательно производят сварку технологического, а также внутреннего и наружного соединительных швов, причем настройку сварочного инструмента и параметров процесса производят на технологических планках с выходом на стабильный режим сварки непосредственно в зоне соединения краев трубной заготовки.

Способ производства прямошовных магистральных труб реализуют следующим образом. Сначала проводят приварку технологических планок к торцам листовой трубной заготовки в зоне соединяемых при помощи сварки продольных боковых кромок. Поскольку плоскую листовую заготовку легко позиционировать на сварочном стенде, приварка технологических планок к этой заготовке требует меньших затрат времени, что благоприятно сказывается на производительности. Для каждой листовой заготовки используют технологические планки, изготовленные из технологической обрези, полученной при производстве листовых заготовок той же плавки, что и рассматриваемая заготовка. Для изготовления планок используют обрезь с толщиной, соответствующей толщине используемой листовой заготовки. Это условие объясняется тем, что длина сварной дуги не должна меняться при ее переходе от технологической планки к самой трубной заготовке. Приварку технологических планок проводят таким образом, чтобы зазор между соседними планками после соединения краев заготовки перед сваркой продольного шва трубы не превышал 6 мм. Опытным путем установлено, что при такой величине зазора планки не препятствуют соединению краев заготовки при последующей формовке трубы и обеспечивают нормальную настройку процесса сварки до перехода сварочного аппарата к сварке продольного шва на трубе. После приварки технологических планок осуществляют обработку кромок продольных краев заготовки путем их фрезеровки. Процесс фрезеровки облегчается тем, что обрабатываемые края плоской листовой заготовки легко выставить на станке относительно режущего инструмента. Затем на гибочном прессе проводят формовку трубы из листовой заготовки, в рамках которой сначала осуществляют предварительную подгибку ее продольных кромок, а затем U-образную и О-образную деформации. Цилиндрическую заготовку устанавливают на сварочный стенд и проводят начальную настройку параметров сварки на технологических планках, затем - последовательную сварку технологического, а также внутреннего и наружного соединительных швов. Причем при переходе сварочной дуги от технологических планок непосредственно в зону соединения краев трубной заготовки настроечные параметры процесса сварки не изменяются, поскольку при одинаковом химическом составе планки и этой заготовки, изготовленных из материала одной плавки, их свойства полностью совпадают, что обеспечивает стабильные условия процесса сварки продольного соединительного шва трубы на всем его протяжении. Для изготовления планок используют обрезь с толщиной, соответствующей толщине формуемой заготовки, что способствует сохранению стабильности настроечных параметров процесса сварки при переходе сварочного аппарата к формированию продольного сварного шва самой трубы.

Таким образом, применение предложенного способа производства прямошовных магистральных труб обеспечивает получение требуемого технического эффекта - повышение качества готовых магистральных труб за счет обеспечения стабильно высокого уровня качества сварки продольных соединительных швов. Это обусловлено использованием для изготовления технологических планок материала со свойствами, аналогичными материалу самой трубы, а также приваркой этих планок к плоской листовой заготовке до ее деформации.

Предложенное техническое решение может быть использовано при производстве прямошовных магистральных труб большого диаметра.

Применение способа поясняется примером его реализации. На стане 5000 из заготовки низколегированной трубной стали, соответствующей плавке заданного химического состава, прокатывают плоскую листовую заготовку категории прочности К65 толщиной 27,7 мм под трубу диаметром 1420 мм. Затем из обрези, полученной при изготовлении (прокатке) листовых заготовок такой же толщины из этой же плавки, изготавливают четыре технологические планки заданного размера. Полученные планки попарно приваривают к торцам плоской заготовки таким образом, что зазор между соседними планками после соединения краев заготовки перед сваркой продольного шва трубы составляет 6 мм. После этого позиционируют плоскую заготовку на фрезерном станке и производят обработку ее продольных кромок для последующей сварки. Затем на формовочном прессе сначала производят предварительную подгибку продольных кромок трубной заготовки, а затем ее U-образную или О-образную деформацию. Боковые края полученной трубной заготовки соединяют под давлением и начинают сварку технологического, а также внутреннего и наружного соединительных швов. При этом настройку сварочного аппарата осуществляют в ходе его движения вдоль технологических планок, что обеспечивает выход на стабильный режим до начала сварки продольного соединительного шва трубы. Проведенное тестирование показывает, что полученная труба характеризуется отсутствием поверхностных и внутренних дефектов сварного шва в виде непроваров, кратеров и трещин.

Для оценки допустимой величины отклонения фактических значений зазора между соседними планками после соединения краев заготовки проводили эксперимент по варьированию этих параметров. Полученные опытным путем данные подтверждают, что если величина зазора между соседними технологическими планками при сомкнутых кромках листовой заготовки превышает 6 мм, то настройка сварочного аппарата усложняется, поскольку настроечный шов приходится смещать на ту или другую планку. При величине указанного зазора менее или равном 6 мм смещение сварочного аппарата в зоне технологических планок (при настройке сварочного процесса) не требуется, чем обеспечивается стабильность процесса при переходе к сварке продольных соединительных швов трубы.

Технико-экономические преимущества предложенного способа производства прямошовных магистральных труб заключаются в том, что он позволяет повысить эффективность процесса сварки указанных труб за счет повышения стабильности процесса сварки продольных соединительных швов и повышения качества готовой продукции.