Способ гибки труб в полевых условиях

. Р Зч ое цаладочцое тво СССР6, 1989,ПОЛЕВЫХ УС сооружении ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1 НРЫТИЯИПРИ ЛЮТ СССР ктросваркиСтроительно-монтажравление сварочной тсхцвки(57) Испсльэование; при Изобретение относится к изготовлецню трубопроводов и может примецяться прц гибке труб и трубных пле".ей, Целесообразно применение способа при строительстве магистральных трубопроводов и объектов. министерств нефтяцой и газовой промывпенности.Известен способ сооружения линейной части магистрального трубопровода (участки между соседними компрессорцымц газо-нефтеперекачивающими станциями), при котором прямые участки сыарцвают автоматизированными передзижнами комплексами типа Север р анкриволинейные участки сваривают из тоуб с криволинейной осью вручную. Последние иэгибают на требуемый угол по необходимому радиусу на специалцзиров"нных трубогибочных базах при цомопщ стацкон для холодной гибки. Па специальных тягачах-плетевоэах продуктопроводов различного нния, например в газовой и нефтянойпромышленности. Целесообразно применение способа при строительстве магистральных трубопроводов. Сущностьизобретения: при контроле величиныугла изгиба трубы по величине наружного гофра Н на внутренней сторонеколена в соответствии с выражениемс( = к Н, где 1 - коэффициент пропорциональности, определяемый из опыта,выходной сигнал датчика, измеряющеговысоту гофра, фиксирует в моменты перехода через ноль переменного напряжения, которым питают индуктор.2 ил. 1кривые (т.е. трубы с криволинейнойосью) добавляют к месту монтажа натрассу, удаленному на десятки километров от базы. Величину. угла изгибатрубопровода на криволинейном участ,ке, необходимую по проектной документации, достигают путем сварки нескольких кривых труб, каждая из которых изогнута на стандартную величинугла. Так, например, пля труб диаметром 1420 мм длить 11610,2 м стандартный угол изгиба составляет 3 градуса. Ио на практике реальные условичасто не соответствуют строительнойдокументации, При высоком темпестроительных .работ нет воэможностиожидать того момента, когда привезутнедостающую кривую, и на ее место могут вварить трубу, имеющуюся в рапоряжении, В этом случае приходитсяпроизводить укладку трубопровода с45Известны способы гибки труб в полевых условиях как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, которые позволяют усовершенствовать технологию, сооружения магистральных трубопроводов путем организации сварочно-гибочного потока, реализующего преимущества упомянутого выше. Процесс собственно гибки заключается в цагружениы труб внешним изгибающим моментом и локальном нагреве места будущего изгиба, Особенность нагрева заключается в преимущественном нагреве внутренней стороны будущего 3176упругими напряжениями, вызванными несоответствием угла поворота оси тряссь 1 и угла изгиба .трубной плети (т.е,с упругим изгибом). Поэтому трубопровод будет испытывать, напряжения, которые снижают его эксплуатационнуюнадежность.Г 1 едует отметить, что сварку криволинейных участков производят вручную, вваривая изогнутые трубы междууже сваренными прямолинейными участками трубопровода. Е последней трубепрямолинейного участка привариваюттрубу с криволинейной осью, к нейпоследующую кривую и т,д, При замыкании разрыва между последней кривой ипервой трубой прямолинейного участкаприходится осуществлять трудоемкую иответственную операцию по врезке такназываемого замыкающего звена. Причем надежность рассматриваемых сварных стыков низкая: 96 процентоввсех разрушений сварных швов приходится именно на эти стыки, поскольку сварку производят без подваркикорня шва (доступ изнутри невозможен, так как по обе стороны от катушки трубные плети уже сварены).При этом рентгеновский контроль швацзатруднен, так как приходится просвечивать" трубу в диаметральнойплоскости,Для эФФективного применения автоматизированной сварки, увеличениятемпов сооружения и повышения надежности трубопроводов, а также дляисключения недостатков традиционнойтехнологии необходимо приблизить операции по изготовлению труб с криволинейной осью к сварочно-монтажным работам и включить оборудованиедля гибки труб в состав сварочногокомплекса. 1339колена. При этом важным моментом является контроль угла изгиба трубы,В качестве прототипа, как наиболее совершенного технического реше -ния выбран способ, при котором гибку труб производят непосредственнов трассовых условиях, при этом изгибаемый участок смещают относительно 1 О цеизгибаемой части трубы, а нагрев(цесимметричньп относительно оси трубы) производят в зонах действия максимального изгибающего момента. Приэтом в процессе нагрева измеряют те -кущее значение величины угла изгибатрубы, сравнивают его с заданным ипри наличии отклонения величины углафот заданной продолжают нагрев до соответствия текущего значения величи цы угла заданному. Величину углаизгиба трубы определяют по зависимости а = 1 с П, где Н - высота гофряв зоне изгиба снаружи трубы на внутренней стороне колена, а Е - коэФФи циент, зависясп 1 й от диаметра, толщины стенки и ьатсриала трубы режима нагрева и геометрических параметров индуктора.Известное техническое решениепозволяет управлять процессом гибкипутем контроля угла изгиба трубы повысоте гоФра, образующегося. в процессе гнутья. Целью изобретения является повышение качества гибочных работ путем контроля угла изгиба как в процессе, так и по окончании процесса гибки.Поставленная цель достигается тем, что с целью повышения точности процесса гибки путем исключения помех, создаваемых ицдуктором, выходной сигнал датчика, измеряющего высоту гоФра, Фиксируют в моменты перехода через ноль переменного напряжения питающего ицдуктора. Положительный эФФект достигается за счет того, что в моменты отсутствия питания индуктора (соответствуют моментам перехода через ноль напряжения ца ицдукторе) электромагнитные помехи на сигнал датчика отсутствуют. В этой связи инФормационную часть сигнала можно выделить (без применения специальных устройств Фильтрации), Фиксируя его лишь в моменты отсутствия помех, т,е. "и моменты перехода через ноль переменного напряжения, питающего индуктор.39 с =ОН,517613При этом величину угла гиоа трубыопрецеляют пп известной зависимости где Н - высота гоАра изгиба снаружитрубы на внутренней сторонеколена;1 = (0,040,1) - коэффициент,который зависит от диаметра,толщины стенки и материала трубы, режима нагрева и геометрических параметров индуктораи выбирается экспериментальным путем, 15согласно изобретению выходной сигналдатчика, измеряющего высоту гофра,Фиксируют в моменты перехода черезноль переменного напряжения питаюЭ20щего индуктор .Измерение величины гофра можетпроизводиться, например, с помощьюсистемы, состоящей из датчика пре -образователя и кабеля связи. Датчикможет быть выполнен в виде щупа,контактирующего с поверхностью гофра, соединенного посредством зубчатойпары: рейки и шестерни с ползункомпотенциометра. Кабель связи служитдля передачи аналогового сигнала отдатчика к преобразователю. Преобразователь трансформирует аналоговый сигнал в Форму, удобную для его контроля (световая цифровая индикация, вывод на цифропечать и т.п.). 35На фиг.1 представлен один из возможных вариантов структурной схемыдля реализации предлагаемого способа, где 1 - датчик линейного перемещения, "2 - измерительный преобразователь, 3 - устройство выборки ихранения; 4 - масштабирующий преобра"зователь,5 - усилитель-ограничитель,6. - одновибратор.Временная диаграмма ее работы 45изображена на фиг., где 7 - сигналдатчика (13 ); 8 - напряжение питанияиндуктора (он); 9 - сигнал усилителяограничителя (УО); 10 - сигнал одновибратора (ОВ); 11 - сигнал устройства выборки и хранения (УВХ),Иодель выходного сигнала датчика1, поступающего после измерительногопреобразователя 2 па один из входовустройства выборки и хранения 3, имеет вид 7. Гго можно представить в виде Бд = ц + 11, зз.п(21 Г,с +Чгг),(1) где 13 д - выходной сигнал датчика;ц - информационная часть сиг 1нала датчика;Б, - амплитуда помехи,Г - частота помехи,Чц - Фаза помехи.Это означает, что одновременно с .приемом информационной части (иско 1мой) Б сигнала датчика Пр происходит прием помех Ид При этом напряжение, питающее индуктор 8, подаетсяна масштабируюший преобразователь 4и далее на усилитель-ограничитель 5,принимая форму 9 (УО). После чего одновибратор 6 фиксирует сигнал 9 (УО)в моменты перехода через ноль напряжения, питающего индуктор 10 (ОВ).. Этот сигнал подается на устройство 3выборки и хранения, которое выбираетзначения выходного сигнала датчикалищь в моменты перехода через нольнапряжения, питающего индуктор, ивыдает искомый сигнал 11 (УВХ). Такимобразом, выходной сигнал с устройствавыборки и хранения 3 будет равен информационной части сигнала (беэ помехи). В результате чего появляетсявозможность получать строго необходимую величину угла изгиба, требуемуюпо реальным условиям местности, Точность выполнения гибочных работ существенно возрастает, а значит уровень механических напряжений, возникающих из-за несоответствия угла изгиба криволинейной плети и оси трубопровода, резко уменьшается, Поэтомуможно говорить о повышении точностигибочных работ, а в конечном счетеи о повышении качества и эксплуатационной надежности сооружаемого трубопровода.В этой связи можно заключить, чтопредлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствамиизвестных решений,и, следовательно,предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями. %,.В качестве примера реализации способа рассмотрим гибку труб диаметром1420 мм из стали класса прочностиХ 60, выполненную в условиях полигона,Основные параметры процесса и гео-,метрические размеры индуктируюшегопроводника приведены в таблице.Для вышеупомянутого индуктора итолщины стенки трубы, равной 14,5 мм,коэффициент Е = О, 1. Поэтому макси -мальный угол изгиба трубы при усло1761339 1 75 1500 2030 18 22 400500 0,150,25 50 515 7565 Ас 1 Т Кюри 10035057 вии, что высота гофра (согласно ГОСТ 24950-81) не должна превышать 10 мм, составляет 1 градус (о формуле).Дпя трубы диаметром 1420 мм с толщиной стенки 26 мм коэффициент 1 с,0,04. Это значит, что при высоте гофра 10 мм угол изгиба трубы составит 0,4 градуса (по формуле).Запредельные значения коэффициента щ(менее 0,04 и более О, 1) относятся к трубам диаметром 1420 мм с толщиной стенки более 2 Ь мм и менее 14 мм соответственно. Но, как известно, такие трубы промышленностью не выпускаются. 1 Поэтому дпя указанных толщин примеры не приводятся.Из формулы (1) следует, что погрешность измерения угла гибки будет определяться выражениемф 20 1Д Д) а г(2)1 +Полу з 1 п(%+Чп) Из выражения (2) следует, что в 25точках 1,2,3п (см. графики нафиг.2) величина стремится к нулю. Этоозначает, что если фиксировать сигнал датчика 0 в моменты переходасигнала помехи через ноль, то еевлияние будет минимальньи.Таким образом, в предлагаемомизобретении обеспечивается условиеповышения качества гибочных работ,посредством синхронной выборки выходного сигнала датчика, при контролеугла изгиба трубы с заданным значением,Экономический расчет по сравнению с прототипом не проводился, так как40 в настоящий момент авторы не располагают сведениями об использовании прототипа в промышленности,5Формула изобретения Способ гибки труб в полевых условиях путем изменения положения изги-. баемого участка относительно неиэгибаемого в пределах упругих деформаций% и индукционного несимметоичного относительно оси трубы нагрева с максимальной величиной температуры со стороны внутреннего радиуса гиба, прикотором управление процессом гибкими осуществляют при контроле угла изгиба трубы о по высоте наружного гофра Н ,на внутренней стороне колена в соответствии с выражением о( = Е Н, гдекоэффициент пропорциональности, определяемый иэ опыта, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности гибки путем исключения величины помех, создаваемых индуктором, при контроле величины угла изгиба трубы выходной сигнал датчика, измеряющего высоту гофра, фиксируют в моменты перехода через ноль напряжения, питающего индуктор. Параметры процесса гибки Величина Индуктор одновитковый кольцевой, водоохлаждаемый,разъемный, охватывающийтрубу снаружи Г 1 ирина индуктирующегопроводника, мм Внутренний диаметр индуктора, мм Напряжение на индукторе,ВТок в индукторе, кЛ Потребляемая мощность индуктором, кВа Удельная мощность принагреве, кВт/см Частота тока питающей сети, Гц Величина зазора междуиндуктором и трубой: на внутренней сторонеколена, мм не внешней стороне колена, мм Температура нагрева металла трубыбс; на внутренней стороне колена на внешней стороне колена Длительность нагрева, мин17 б 1339 ИГ. Т ЦО Составитель М.Шинлов1.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор В.йетра к Заказ 3213 Тираж ПоднисноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5УЩ Т СССР Производствспио-иэдатальский комбинат "Патент", г.ужг арина, 10 ул