Способ изготовления электросварных прямошовных труб

 

Изобретение относится к производству электросварных прямошовных труб, в частности к производству сваренных токами высокой частоты стальных водогазопроводных труб малого диаметра. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении прочности сварного шва электросварных прямошовных труб. Способ включает формовку из ленты трубной заготовки в виде овального цилиндра с щелью, малая ось которого равна диаметру последующего цилиндрического сварочного калибра, нагрев кромок и их сварку обжатием в сварочном калибре. Заготовку формуют до получения симметричных частей с радиусами, равными радиусу сварочного калибра, центры которых находятся на большой оси овального цилиндра. Отношение большой оси овального цилиндра к его малой оси составляет 1,03-1,30. Изобретение обеспечивает устойчивость кромок в процессе сварки и улучшение формы сваренной трубы. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к производству электросварных прямошовных труб, в частности к производству сваренных токами высокой частоты стальных водогазопроводных труб малого диаметра.

Известен способ производства прямошовных сварных труб, включающий формовку трубной заготовки из полосы в однорадиусных калибрах с последовательно уменьшающимся радиусом, нагрев кромок и сварку трубы [1].

Недостаток известного способа состоит в низкой прочности сварного шва, так как значительная часть обжимающего усилия валков сварочной клети при этом рассредоточена по всему периметру обжимаемой трубной заготовки, а усилие сжатия кромок мало.

Известен способ изготовления прямошовных электросварных труб, включающий формовку ленты в трубную заготовку в ряде последовательно расположенных калибров с подгибом крайних участков ленты в первом формовочном калибре радиусом (1,05-1,1)R_т, где R_т - радиус готовой трубы, в последнем формовочном калибре центральный участок заготовки формуют радиусом (0,85-0,9) R_т, а разгиб этого участка осуществляют в сварочном калибре [2].

Недостатком данного способа является также низкое качество сварного шва из-за малого сжимающего усилия на кромках в сварочном калибре. Кроме того, часть прикладываемого валками усилия идет на разгиб центрального участка трубной заготовки, что также снижает усилие прижатия кромок при сварке и прочность шва.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей технической сущности и достигаемым результатам является способ изготовления электросварных прямошовных труб, включающий формовку из ленты трубной заготовки в виде несимметричного овального цилиндра с щелью, малая ось сечения которого равна диаметру последующего круглого сварочного калибра, а верхние части полупериметра сформованы равновеликими радиусами, нагрев кромок и сварку при обжатии в сварочной клети [3] - прототип.

Недостатками известного способа являются низкая прочность шва из-за недостаточного сжатия кромок в сварочном калибре. Часть усилия со стороны сварочных валков при заданной форме и соотношении размеров заготовки рассредоточена по всему периметру трубной заготовки и расходуется не только на сжатие кромок, но и на доформовку заготовки.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в увеличении прочности сварного шва электросварных прямошовных труб.

Для решения поставленной технической задачи в известном способе, включающем формовку из ленты трубной заготовки в виде овального цилиндра с щелью, малая ось которого равна диаметру последующего цилиндрического сварочного калибра, нагрев кромок и их сварку обжатием в сварочном калибре, согласно предложению заготовку формуют до получения симметричных частей с радиусами, равными радиусу сварочного калибра, центры которых находятся на большой оси овального цилиндра, а отношение большой оси к малой составляет 1,03-1,30.

На чертенже изображена схема формования профиля трубы в последнем формовочном (профиль 1) и сварочном (профиль 2) калибрах согласно предложенному способу,

где R - радиус готовой трубы и сварочного калибра, В и Н - соответственно большая и малая оси трубной заготовки в виде овального цилиндра.

Сущность изобретения состоит в следующем. Для водогазопроводных труб, которые работают под давлением, большое значение имеет не только отсутствие дефектов шва, таких как непровары, но и собственно прочность шва. Прочность шва непосредственно связана с усилием прижатия кромок друг к другу в момент сварки в сварочном калибре. Чтобы исключить доформовку радиусов трубной заготовки в сварочном калибре и максимально увеличить усилие сжатия кромок при сохранении их устойчивости, трубная заготовка перед сварочной клетью формуется в виде овального цилиндра (профиль 1) с щелью, малая ось сечения которого Н равна диаметру сварочного калибра (H=2R), а боковые части трубной заготовки, сопряженные между собой, сформованы радиусом R, равным радиусу сварочного калибра. При этом задано соотношение большой В и малой Н осей овальной цилиндрической заготовки, обеспечивающее устойчивость кромок в процессе сварки и правильную форму сваренной трубы (профиль 2).

Боковые части трубной заготовки формуют до получения радиуса, равного радиусу R сварочного калибра, с целью исключения доформовки боковых частей заготовки в сварочном калибре. При этом усилие со стороны валков сварочного калибра сосредоточены главным образом на сжатии кромок. Центры радиусов R при этом находятся на большой оси В сечения овального цилиндра, чем дополнительно обеспечивается увеличение усилия сжатия свариваемых кромок. Сопряжение двух боковых частей профиля выполнено по дуге окружности, чтобы исключить образование рисок на поверхности заготовки.

Экспериментально установлено, что при отношении большой оси овального цилиндра В к малой Н менее 1,03 кромки заготовки сжимаются недостаточно, возможно образование непроваров, прочность шва низкая.

При отношении большой оси В овального цилиндра к малой Н более 1,30 обжатие кромок слишком большое, что приводит к увеличенному грату, также возможна потеря устойчивости кромок в сварочном калибре и как следствие образование дефекта “смещение кромок” (таблица).

Примеры реализации способа

На трубоэлектросварочном агрегате (ТЭСА) “19-50” в восьми горизонтальных и семи вертикальных клетях из полосы 1,5140 мм осуществляют непрерывную многопереходную формовку трубной заготовки для трубы диаметром 46 мм в виде овального цилиндра с щелью (профиль 1), малая ось которого Н равна диаметру последующего круглого сварочного калибра диаметром 46 мм (по диаметру трубы), а большая ось В имеет длину 53,59 мм. Причем заготовку формуют до получения сопряженных боковых частей с радиусами R=23 мм, равными радиусу сварочного калибра, центры которых находятся на большой оси В овального цилиндра, а отношение большой оси к малой составляет В:Н=53,59 мм:46 мм=1,165. Кромки сформованной трубной заготовки нагревают токами высокой частоты с помощью кольцевого двухвиткового индуктора и осуществляют сварку обжатием в сварочном круглом калибре (профиль 2). От готовой трубы отрезают образцы длиной 100 мм и оценивают прочность сварного шва испытанием на раздачу.

Готовую трубу после отделки разрезают дисковыми пилами на мерные длины, разбраковывают и пакуют в пачки.

Варианты реализации предложенного способа и способа-прототипа, а также показатели прочности шва и эффективности различных вариантов формовки труб приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при использовании предложенного способа формовки (варианты 2-4) достигается максимальная прочность сварного соединения и выход годного при этом максимален. При запредельных значениях заявленных параметров (варианты 1 и 5) и при реализации способа-прототипа (вариант 6) наблюдается снижение уровня прочности сварного шва.

Технико-экономические преимущества предложенного способа состоят в том, что при его реализации увеличивается прочность сварного шва, отсутствуют дефекты и увеличивается выход годного. В качестве базового объекта при определении технико-экономической эффективности предложенного способа был выбран способ-прототип. Использование предложенного способа обеспечит повышение рентабельности производства стальных прямошовных сварных труб на 5-10%.

Литература

1. А.П.Грудев и др. Технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1994, с.604.

2. Патент РФ №2056961, В 21 С 37/08, 1996.

3. Авт.св. СССР №1613213, В 21 С 37/08, 1990 - прототип.

Формула изобретения

Способ изготовления электросварных прямошовных труб, включающий формовку из ленты трубной заготовки в виде овального цилиндра со щелью, малая ось которого равна диаметру последующего круглого сварочного калибра, нагрев кромок и их сварку обжатием в сварочном калибре, отличающийся тем, что заготовку формуют до получения симметричных частей с радиусами, равными радиусу сварочного калибра, центры которых находятся на большой оси овального цилиндра, а отношение большой оси к малой составляет 1,03-1,30.

РИСУНКИ

Рисунок 1