Способ изготовления многослойных сварных труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧГСКИРЕСПУБЛИК б 9 б 037 А 1 9) .Я 3 д 5)5 В 21 С 37/ БРЕТЕНИЯ ГОвления может е труб Изобретение относится к области изготовления труб специальной конструкции иможет быть использовано при производстве труб для строительства мощных магистральных газопроводов,Целью изобретения является получениезаданных геометрических и прочностныхпараметров труб и снижение трудоемкостиих изготовления.Сущность изобретения .заключается втом, что при использовании полосы с заданной серповидностью (радиусом кривизныпо ширине) геометрические параметры определяют из установленного оптимального,соотношения, а для компенсации погрешностей изготовления используют шаг навивкиполосы.На фиг, 1 представлена схема сворачивания трубы; на фиг. 2 - изделие, общий вид;на фиг. 3 - схема для определения геометрических параметров.Соотношения между геометрическимипараметрами полосы и трубы определяются н и В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 632446, кл. В 21 О 51/24, 1977.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МСЛОЙНЫХ СВАРНЫХ ТРУБ(57) Изобретение касается изгототруб специальной конструкции ибыть использовано при производст для строительства мощных магистральных газопроводов. Цель изобретения - получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовления, При изготовь лении труб заданного диаметра из полосы с заданной шириной и.серповидностью для устранения погрешностей варьируют шаг навивки, При использовании навивки труб одновременно из нескольких полос в качестве последних применяют материалы с различными пластично-прочностными свойствами. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. из развертки одного витка трубы (фиг. 3), который представляет собой усеченный конус с основаниями, размещенными на шаг Я навивки.Развертка одного витка - это. кольцевой сектор, дуги которого ограничены одинаковым центральным углом, Разница радиусов сектора равна ширине полосы В. На основании равенства углов имеет место равенство отношений длины дуги к радиусу. Размеры дуг равны длинам окружностей наружного Он и внутреннего 08 диаметров трубы в отношении к косинусу углов подъема наружной и внутренней спирали, Отношение имеет вид7 г Он,уг 0 вВ+В КПосле со ий кращении и преобразованЯ+В - йилийтаким образомО 8=2 Вди/В или Ье=2 Вдй,где В - радиус серповидности полосы,д и - толщина стенки многослойной трубы; 5т = В/и - шаг навивки спирали,Необходимую точность диаметра трубыполучают из полосы, изготовленной по самым низким квалитетам точности за счеткоррекции шага навивки. Величина коррекции вычисляется по сумме частых дифференциалов всех параметров трубы и полосыи их предельных значений отклонений.Спиральный сварочный шов в предлагаемой трубе нагрузку от кольцевых напряжений не воспринимает, так как усилиенаправлено вдоль шва,Снижение требований к сварочномушву, более простая технология сварки нахлесточного шва по сравнению со стыковым, устранение нескольких операций при .подготовке полосы перед ее сворачиванием, низкие требования к ее геометрическимпараметрам позволяют значительно снизить трудоемкость изготовления трубы. 25Основной причиной разрушения трубявляется низкая пластичность и вязкостьзоны термического влияния сварочных соединений в сочетании с концентрацией напряжений, вызванных формой усиления 30сварочного шва и неточностью сборки кромок полосы под сварку. Отсутствие указанных факторов при изготовлении попредлагаемому способу значительно увеличивает прочность. 35Нагрузка от осевых напряжений направлена нормально к сварочному шву ичасть ее компенсируется силами трениямежду слоями трубы. Для полной компенсации осевой нагрузки и устранения осевых 40напряжений со спирального сварочногошва ширину полосы. выбирают погследукщему соотношению;В ) О/8(1 - и ),где 1 - коэффициент трения между слоями 45трубы.Приведенное соотношение вычисляется из условия превышения силами трениямежду слоями осевых напряжений. Для повышения производительности по предлагаемому способу с использованием всехпреимуществ непрерывной технологии трубу сворачивают одновременно из нескольких полос, на число которых увеличиваютшаг навивки и радиус серповидности полосы, при этом во столько же раз увеличивается производительность, Используя общийпринцип направленного изменения свойствматериалов путем составления композиций, можно улучшить экплуатационные свойства трубы за счет сворачивания ее из полос с различными пластично-прочностными свойствами, т.е, получить стенку трубы, армированную слоями с разными значениями вязкости и временным сопротивлением разрыву (фиг, 2).Для осуществления способа необходимо по требуемому диаметру трубы и допустимому давлению определить параметры стальной полосы,П р и м е р. При определении параметров полосы для изготовления по предлагаемому способу трубы диаметром О = 1000 мм на давление Р = 10 МПа из стали с допускаемым напряжением сг= 250 МПа в начале из условия прочности трубы определяется толщина ее стенки;д и = ОР/20=20 мм.Толщину полосы выбирают из первого ряда предпочтительных чисел и принимают д = 4 мм, тогда число слоев и = 5.Ширину полосы определяют по приведенному соотношению при значениях коэффициента трения 1 = 0,2, тогда В)780 мм, Ширину полосы выбирают также из первого ряда предпочтительных чисел и принимают В = 1000 мм, Затем по приведенному соотношению определяют радиус кривизны полосы:В = ОВ/2 д и = 25000 мм.Таким образом определяют номинальные геометрические параметры полосы (В = = 25000 мм; В = 1000 мм; д = 4 мм) для изготовления пятислойной трубы диаметром О = 1000 мм,Далее для каждого параметра предельные отклонения размеров экономически целесообразно установить на основе специальных классов точности предельных отклонений, указанных в документе Ст СЭВ ЗО 2 - 76, По таблицам названного документа определяют предельные отклонения каждого размера:О = 1000 мм, Л О = - 0,9 мм д=4 мм, Лд= - 0,12 мм В = 1000 мм, Л В = - 9,0 ммВ = 25000 мм, Л В = - 1000 мм Шаг навивки полосы определяется из соотношения т = В/и = 200 мм,Теперь необходимо определить, в каких пределах будет изменяться шаг навивки при, использовании его в качестве подвижного компенсатора погрешностей для достижения требуемой точности диаметра трубы. Для этого с помощью полного дефференциала определяют предельное отклонение числа слоев навивки Л и:и =ОБ/2 Рд, 1696037полный дифференциалОбез обрезки боковых кромок полосы и пои=бп= дбо+ дбВ -2 Вгоговки их под сварку, позволяет, снизитьбй -ргоемкость и трудозатраты за счет упрог вд 2 Вдщения способа сварки и уменьшения массы/5 металла сварочного шва в 3 раза по с авнеподставляем значения и вычисляем=5 10 ззнию с прямоошовными и более чем в б раз попо сравне 2, 10-4п=бО+510 бВ - сравнению сбй - 12р ю со спиралешоеными однослойв, 5 бд= ными трубами тех же параметров.+рр 5 + 0,510 оброме того, при использовании способбеспечивается снижение затрат за счет бо-аОО 5" -ООблее низких требований к точности геометриТак как ических параметров рулонированной полосыевт бы нек как и у о ия п очн и чи л ело повышение рочности путем снятия сомаем для Ь пру должно быть меньше 5, прини- спиРального шва Рабоччих напряжений.для п только положительное 15 Формула и за 6 рете н и яотклонение,Полный и .1. Способ изготовления многослойныхкиолный дифференциал для шага навив- сварных, труб, при котором трубу усворачива 1 В с неп е ыют внахлест по винтовой спирали из полос ыЬт=бт= - б В -- бп,с непрерывным радиусом кривизны по шип 2и20 ине отр, л и ч а ю щ и и с я тем, что, с цельюПодставляем значение и вычисляемполучения заданных геометрических и прочбт 0,2 б Вб п -15,8,Д остньхпараметровтрубисниЮуд-- 158 мТаким образом изменение шага навивки в пределах от 184,2 до 200 мм комперуют погрешности всей размерной цепи идостигают требуемой точности диаметраВтрубы,ти ДиаметРа где О - диаметр трубы, мм;Затем рассчитывается шаг навивки дляконкретных текущих отклонений коустановлены следующими: Ь О = - 0,45 мм,и - число слоев трубы;Ьд - -06 мм ЬВ= - 45 мм ЬВ= - 500аг навивки т назначают равным 1 В/клонение числа слоев навивки Ьп = 0 1502535 решностей ео е рическ х параметро ытнавивки т = 193,09 мм.По вычисленному шагу контролируютдиаметр тРУбы О =д = 999тем, что, с целью устранения осевых напря 40 назначжений со спирального шва шириирину полосыВозможность реализации способа на азначают из соотношения В 0,125 ОЛ(1 современных промышленных спирале и ) де 1 . коэффициент трения междуных станах по упрощенной технологии, т.е,шов- сл оями трубы.Коррек Кундри оизв Заказ 4255 ВНИИПТираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин