Способ изготовления прямошовных сварных труб и трубосварочный стан для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР. по делам изобретений и открытийОпубликовано 23,0980, Бюллетень М 9 35 Дата опубликования описания 25, 09. 80(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЯМОШОВНЫХ СВАРНЫХТРУБ И ТРУБОСВАРОЧНЫЙ СТАН ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2 Изобретение относится к изготовлению металлических труб сваркой и может быть использовано при производстве прямошовных труб из алк 1 миниевых сплавов, упрочняемых закалкой и старением, например Д 1, Д 16, Д 6, Д 19 и им подобныхИзвестен способ изготовления прямошовных сварных трубиз термоупрочняемых алюминиевых сплавов, включающий закалку исходной ленты, свертывание ленты в трубную заготов" ку, радиочастотную сварку ее кромок, редуцирование, калибровку и старение труб.Способ осуществляют на стане радиочастотной сварки труб, содержащем последовательно установленные эакалочное устройство, раэматыватель, петлеобразователь, формовочные клети, радиочастотный сварочный узел и редуцирующе-калибровочные клети,Недостаток такого способа заключается в низком качестве шва труб. 25 Объясняется это тем, что исходным материалом для изготовления труб является холоднокатаная лента. При нагреве под закалку она должна выдерживаться при температуре закалки(около 500 оС) не менее 5 мин принагреве в селитревых ваннах и 10-15мин при нагреве в воздушных печах.Такая выдержка необходима для перевода в твердый раствор крупных выделений стабильных фаэ. В известныхэакалочных устройствах - печах сводяным баком может быть произведена закалка ленты, предварительносвернутой в рулоны, до подачи ее натрубосварочный стан. В этом случаезакалочный агрегат находится внестана. Поэтому между операциями закалки исходной ленты на эакалочномагрегате и сварки кромок Трубной заготовкй наблюдается разрыв во времени. А как известно, термоупрочняемые алюминиевые сплавы после закалки подвержены естественному старению и упрочнению вследствие образования и развития зон Гинье-Престона(Г.П.) или метастабильных выделенийфазы 5"(в сплаве Д 16). Сколь быстроначинается выделение зон Г.П. видно иэ нижеследующего. В сплавахА 1-Сц образование зон Г.П, наблюдается уже через 4 мин. Еще быстреестарение начийается у ныне наиболеешироко применяемого сплава Д, ТабО ким образом, лента поступает настан частично состаренной. И, чембольше время, прошедшее после закалки до сварки, тем больше упрочнениеленты от старения и тем хуже ее свариваемость, При разрыве между закалкой и сваркой в 30 мин появляютсяэойыс непроваром - нарушение сплошности шва. Непровары недопустимы,и трубы, в которых они обнаружены,бракуют, в связи с чем выход годного снижается. При четырехчасовомразрыве между указанными операциями лента упрочняется настолько, что,сварка кромок трубной заготовки становится невозможной,Целью изобретения является устранение недостатка известного способа и устройства для его осуществления, т,е, повышение качествашва сварных труб.Это достигается тем, что в известном способе изготовления прямошовных сварных труб из термоупрочняе.мых алюминистых сплавов, включающем закалку исходной ленты, свертывание ленты в трубную заготовку,радиочастотную сварку ее кромок,редуцирование, калибровку и старение труб, ленту перед свертываниемее в заготовку подвергают нагревусо скоростью не менее 300 С/сек дотемпературы 420-470 С, а затем охлаждение со скоростью не менее250 С/сек до комнатной температуры.Такой способ может быть осуществлен на трубосварочном стане новойконструкции, содержащем последовательно установленные разматыватель,петлеобраэователь, Формовочные клети, узел радиочастотной сварки иредуцнрующе-калибровочные клети.Отличие стана, позволяющее осуществить предложенный способ, состойт в том, что он снабжен индуктором для нагрева ленты и установкойдля ее охлаждения, смонтированнымимежду петлеобразователем и Формовочными клетями.На приведенном чертеже схематически изображен трубосварочный стандля осуществления способа.Стан содержит последовательноустановленные консольный кран 1,служащий для подачи предварительнозакаленных рулонов исходной ленты 2на разматыватель 3 рулона, йожницы4 для обрезки концов рулонов лентыи стыкосварочное устройство 5 дляих сарки, снабженное гратоснимателеМ За стыкосварочным устройством 5 смонтирован петлеобраэователь6, индуктор 7 для нагрева ленты,установка 8 для ее охлаждения и формовочные клети 9, служащие для свертывания ленты в трубную заготовку.За клетями 9 установлены снабженный;гратоснимателем узел 10 радиочастотной сварки кромок трубной заго 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 товки, редуцирующе-калибровочныеклети 11, предназначенные для реду цирования и калибровки свареннойтрубы, режущий инструмент 12 для,резки сваренных труб в меру, сбрасыватель 13 разрезанных труб и ихнакопитель 14.Для перемещения ленты и сваренной трубы в линии стана он снабженнаправляющими 15 подающими 16 итянущими 17 роликами,Нагрев естественно состареннойисходной ленты со скоростью не меонее ЗООС/сек до температуры420-470 С, а затем охлаждение ее соскоростью не менее 250 С/сек до комнатной температуры позволяет восста-.йовить свойства ленты до свойствав свежезакаленном состоянии.Это объясняется темчто зоныГ,П, представляют собой субмикроскопические области, обогащенные легн-рующим компонентом, имеющие кристаллическую решетку матрицы и когерентно связанные с ней, Выделения метастабильной фазы 5" в сплаве Д 16получаются из структуры матрицы путем незначительного смещения атомови также когерентно сопряжены с ней.Верхний предел укаэанного температурного интервала, равный 470 ОС,ниже температур нагрева под закалку,что является гарантийной того, чтопри быстром, почти мгновенном, нагреве сплав не будет перегрет. Нижний предел температурного интерва"ола режима нагрева выбран равным 420 Спотому, что более низкая температуранагрева при отсутствии выдержки приэтой температуре не обеспечиваетрассасывания зон Г.П имеющихся вестественно-состаренном материале,т.е. полного возврата сплава в свежезакаленное состояние,Скорость нагрева ленты выбранане менее ЗОООС/сек, что при скорости сварки 100 м/мин обеспечиваетсядлиной нагревательного устройстване более 2 м. При меньшей скоростинагрева нагревательное устройствопотребовалось бы делать значительнобольшей длины.Скорость охлаждения нагретой ленты выбрана равной не менее 250 С/секдля того, чтобы зафиксировать твердый раствор с максимальным содержанием легирующих компонентов. Применьшей скорости охлаждения в сплавебудет происходить распад твердогораствора в процессе охлаждения и гомогенного состояния, свойственногосвежезакаленному состоянию, не полу"чится.П р и м е р.Проводят изготовлениепрямошовных сварных труб 16 х 1,2 ммиэ алюминиевого сплава марки Д 16 натрубосварочном радиочастотном стане.для этого холоднокатаную исходнуюагенту размером 51 х 1,2 мм в рулонахзакаливают на закалочном агрегате, расположенном вне линии трубосварочного стана, и после естественного старения, которое проводили в течение суток, подают при помощи крана 1 стана на разматыватель 3, С разматывателя конец ленты 2 направляют к ножницам .4, которыми его обрезают, затем лента проходит через стыкосварочное устройство 5, (которое в данном случае - при подаче первого рулона - бездействовало), петлаобразователь 6 и перемещается в индуктор 7, где подвергается нагреву со скоростью 300 фС/сек до температуры 450 С. Из индуктора 7 лента поступает в установку 8, в которой она охлаждалась, напрИмер, водой со скоростью 300 фС/сек до комнатной температуры. В результате такого нагрева и охлаждения структура и свойства ленты соответствуют свежезакаленному состоянию, и в. таком состоянии лента подается в формовочные клети 9, где происходит свертывание ее в трубную заготовку, Иэ формовочных клетей 9 заготовка поступает в сварочный узел 10, в котором производится сварка ее кромок токами высокой частоты и снятие образовавшегося при этом грата со шва. Затем сваренная труба направляется в редуцирующе-калибровочные клети 11, в которых она. подвергается редуцированию и калибровке, и к режущему инструменту 12,осуществляющему резку готовых труб в меру. Разрезанные трубы сбрасывателем 13 перемещаются в копильник, 14.При полном сматывании рулона ленты с разматывателя 3 на него подают следующий рулон. Задний конец предыдущего и передний конец последующего рулонов подравнивают на ножницах 4 и сваривают их в стыкосварочном устройстве 5,в котором снимают и гратсо шва.Далее ранее описанные операции повторяются. Сваренные трубы подвергаются естественному старению, после чего производят визуальный осмотр их швов и контроль механических свойств. Швы на всех трубах и их механические свойства удовлетворяют требованиям технических усло-вий, непровары отсутствуют. Короткая печь с устройством для охлажде-, ния водой удлиняет линию трубосварочного става не более чем на 3 м.При этом производительность стана уменьшается и трудоемкость изготов- ления труб не возрастает. Затраты на нагрев и охлаждение увеличивают себестоимость изготовления труб не более 1. Однако это небольшое уве О личение себестоимости окупается отсутствием брака по непровару, высоким качеством и надежностью сварного шва и повышением выходного годного.15Ожидаемый экономический эффектот использования предложенного способа для одного трубосварочного стана должен составить около 50 ты сяч рублей в год.формула изобретения1, Способ изготовления прямошовных сварных труб из термоупрочняемых алюминиевых сплавов, включающийзакалку исходной лентй, свертывание ленты в трубную заготовку, сварку ее кромок, редуцирование, калиб-.ровку и старение труб, о т л и ч а-ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного шва, ленту перед свертыванием ее в заготовку подвергают нагреву со скоростьюне менее 300 ОС/сек до температуры420-470 фС, а затем охлаждению соскоростью не менее 250 С/сек докомнатной температуры.2. Трубосварочный стан для осу-, 40 ществления способа по п, 1, содержащий последовательно установленныезакалочное устройство, раэматыватель, петлеобраэователь, формовочные клети, узел радиочастотнойсварки и редуцирующе-калибровочныеклети, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что он снабжен индуктором для нагрева ленты и установкой для ееохлаждения, смонтированными междупетлеобразователем и формовочными,клетями.764766 Р 1 Р Составитель С. Никули Техред А.Бойкас орректор М. Шар едактор ельдман Тираж 986 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5