Способ изготовления электросварных прямошовных труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУ БЛИН 03 А 1 91 (111 37/О 51)5 В ТЕН Р 28но-исследователь ой промышленност ,П.Приходько, обылев, А.Ю.Вебо ий и А.В.Мотырев 8) тельств 37/26,9. нове сварно ьность корост фиг, 2 - 5 - проки на различныхни я,Способ изгот х прямошовных следующим образо Срединную час клетях с открыть по радиусу г, ме вой трубы (Лиг 3 чения деформаций го значению напроднои полосы вбром формуютрадиуса готоис м кал ньшему), до жения зн соответствующба дначечиесоответству(фиа б ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Уральский науский институт труб(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСВАРВЫХ ПРЯМОИОВВЫХ ТРУБ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности ктехнологии изготовления сварных трубпреимущественно из высоколегированных сталей и сплавов. Цель изобретения - повышение производительностии улучшение качества сварных труб.Способ включает гибку полосы в трубную заготовку, сварку кромок трубной Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления электросварных прямошовных труб, преимущественно, из высоколегированных сталей и . сплавов с высокими прочностными и упругими свойствами.Цель изобретения - повьппение производительности процесса и улучшение качества сварных труб.Ва фиг,1 схематично представлена диаграюа напряжениядеформации (Е), описывающая процесс формоиэменения трубной заготовки; на.заготовки и калибровку сваренной тру" бы, В процессе гибки полосы формов-, ку по радиусу, меньшему радиуса готовой трубы, чередуют с операциями расформовки. Формовку срединной части полосы осуществляют до значения напряжения изгиба Й =(1,01-1,40)6трф где- напряжение на поверхности заготовки, изогнутой радиусом готовой трубы. При последующей формовке периферийных эон заготовки одновременно расформовывают ее срединную часть до получения на ее поверхности заданной величины напряжения расформовки (раэгнба). Приведена математическая зависимость для определения величины упомянутого напряжения. Способ позволяет создавать в заготовке условия, исключающие воэ напряжений, растягивающи шов, повысить производит цесса за счет увеличения сварки. 5 ил. или трубной заго 1 ов стадиях формоизмене ления электросварруб осуществляетсящее деформации Е (Фиг,1), возникает в начальной стаЯии формовки при деформировании срединной части заготовки по радиусу г, равному радиусу готовой трубы г(фиг.2). Под сре 5 динной частью заготовки понимается участок ее периметра, составляющий 0,3-0,5 общей ширины полосы перед формовкой. При последующей операции формовки периферийных зон полосы (фиг,4) по радиусу г, меньшему радиуса готовой трубы г, одновременно расформовывают срединную часть заготовки по радиусу г, большему радиусу готовой трубы г(фиг.4). При этом в срединной части трубной заготовки возникают напряжения разгиба:а(1-2 +2 ш Ет/ЕфЕ ш Ь/Есответствующие деформации разгиба срединной части полосы Е р (фиг.1). В результате при обратном пружинении срединной части заготовки до значения радиуса изгиба, равного радиусу го- . товой трубы г , и одновременном распружинивании периферийных зон от радиуса гд до значения радиуса изгиба, равного радиусу готовой трубы г, 30 обеспечивается получение перед сваркой заготовки без зазора между кромками с радиусом г ., (Фиг.5).В зависимости от типа трубоэлектросварочного агрегата (ТЭСА) воз можно дополнительно осуществление операции редуцирования заготовки перед сваркой в дополнительных формовочных клетях с закрытым калибром.Соотношение , бр=(1,01-1,40) Ь., 40 определено по результатам экспериментального моделирования процесса формовки при деформации образцов в лабораторном гибочном прессе и промьппленных испытаний. 45Приняв степенной закон упрочнения, связь между напряжениями и деформациями в процессе Формоизменения можно записать в видетр= В Я р, (1) 50 где В,ш - коэффициенты степенной аппроксимации кривой упрочнения, которые определяютсяиэ диаграммы растяжения55В = Ьв(1+д)ш ; ш=1 п(1+срр). (1 а)В данном случае используют следукщие выражения:,Йя 6 в ВвВ щ дф ш 1 п /1 п(1 б)во. Ет где 3 р - относительное равномерноеудлинение, определяемое всоответствии с ГОСТ 11701-84;68, 6 - соответственно предел прочности и текучести материала трубной заготовки, кг/мм;йЯт, Е.В- соответственно деформация,при которой наступает текучесть и разрушение материала трубной заготовки.В свою очередьЬг.тгде Ь - толщина стенки трубы, мм;г - радиус трубы, мм;Аналогично можно записать 3 = В ( ) 1 Яо- (2)О вИз экспериментальных данных установлено, что оптимальное соотношение между значениями напряжений изгибаи 6 (Фиг.1), определяемых соото 7 рветственно радиусами изгиба срединной части заготовки г и г ,можноо Гтф записать в видег Г,т1,1-2,5(3)Объясняется это тем, что при деформировании образцов и труб по радиусу г (г /2,5 возможно получение заготовки без зазора между кромками, однако на образце или трубе в этом случае остаются неустранимые в дальнейшем искажения профиля попереч- ного сечения, Кроме того, такая схе ма деформнрования заготовки практически неосуществима на непрерывных трубосварочных станах современных конструкций.При значении радиуса гиба срединной части образцов или труб г г / /1,1 практически не наблюдалось обратного пружинения заготдвки, т.е. не удавалось сформовать заготовку без зазора между кромками перед сваркой, так как значительная часть последующей деформации разгиба заготовки (го радиусу г Фиг.4) в этом случае осуществляется в упругой .области и исчезает .после снятия нагрузки (усилия деформирования),Учитывая экспериментальное соотношение (3), можно записатьК = б /6 = (1,1-2,5) .1581403 Минимальные и максимальные значения величин "а" для используемого диапазона марок. сталей и сплавов определено путем аппроксимации кривых уп 5 рочнения, полученных в результате испытаний образцов на растяжение степенной зависимостью, ш 0,1, ш, , , " 0,35. т ) (6)10 Приравнивая выражения (5) и (6) иподставляя вместо Е значениеполучаем 1,11,01Отсюда К =2,5=1,40 Тогда выражение (4) можно записать в видеЬ = 6 - 2 В ( , ) . (5)Уравнение прямой 3 записывается в виде=(1,01-12) 6 троптимальны для наибо 15лее пластическйх сталей и сплавов.Большие значения 6 = (1,2-1 р 40) Ьцелесообразно применять при производстве труб из сталей и сплавов с повышенными упругими свойствамн,Напряжение изгибабыло выбратрно в качестве исходного параметра,относительно которого определяетсятекущее значение напряжений б, вследствие экспериментально установленнойтесной взаимосвязи значений 6 Р изначенияпри последующей разгибке.Кроме того, значение 6 с достаточной точностью может быть определенодля каждого типоразмера трубы и конкретного материала заготовки.Выражение для определения оптимальных значений разгибки срединной частиполосы 6 получено следующим образом.35 Из представленной на фиг.1 диаграм:. мы напряжения - деформации, описывающей процесс формоизменения заготовки, 40 следует, что искомое значение оптимапьной величины 6 Р определяют по точке А, являющейся местом пересечения кривой 2, описывающей процесс раз-. гибки заготовки, и прямой 3, описывающей процесс пружинения заготовки.Уравнение кривой 1, соответствующей процессу изгиба заготовки, в координатах 6 - Е записываются в.виде6=В Е50Уравнение кривой 2 в координатах 6 - Я с учетом принципа Мазинга,записывается в видеЬ=гв( - )"255 Дпя перевода уравнения кривой 2 в систему координат 6- Я в выражение (4) подставляют значения Ъ марв р р ф е-ЯР) только два члена, тогда получаемвыражение дляр + Е с. т - 2 В с.Е (7)Р 2 1-тЕ - ( ) В.шЕ,Подставляя значение с в выражеРние (6), получаем1-т6 о -2 )+Е ЕтРР 1-е трЕ- (- - -) .ш,ВЕ,После несложных преобразованийзаписываем6,(1-2 2 шЕ,Р) Ь ЕР -щ 6,Еш -оЕоП р и м е р. При изготовлении труб60 х 2 мм из стали Х 18 Н 10 Т на опытнопромышленном стане "10-60" МТЗ методом аргонно-дуговой сварки срединнуючасть заготовки в,клетях с открытымкалибром формовали по радиусу готовой трубы до достижения значений напряжений гиба, равных 6й 26 = ВЕЯ =-, -- , - =0033,тр тр р тр 230 р Дпя стали Х 18 Н 10 Т; В=67,6 кгlмм6 =60 кг/ммЬ,= 30 кг(. ; ш 0,131, с =0,40; Е =0,002. Таким образом, значение 6 составляет 6 =67,3 0,033 ф=43,2 кг/мм . Затем в клетях с закрытым калибром (возможно использование также калиб" ров с открытым профилем) срединную часть заготовки шириной 0,4 ширины исходной полосы формовапи до дости= - 33,0 кг/мм ,6 = 21000 Р о,969, 47 5 21000 - 2+. О, 131 "-д 0,057 При этом радиус расформовки г срединной части составлял 31,8 мм.При последующем обратном упругомпружинении заготовки на участке междупоследними формовочными клетями исварочным. узлом отсутствовал зазормежду кромками за счет внутреннихнапряжений в заготовке.Последнее позволило поднять скорость сварки до 5 м/мин. Качествосварного шва при этом удовлетворяло существующим требованиям,Изобретение позволяет за счетоптимального выбора параметров деформации заготовки .гарантированносоздавать в последней условия, исключающие возникновение растягивающихсварной шов напряжений и повысить производительность процесса. Кроме того,полученные оптимапьные соотношенияпараметров операций деформирования иих последовательность позволяет производить заявленным способом практически весь диапазон размерного имарочного сортамента высоколегированных труб, так как в необходимых для расчетов технологического инструментазаявленных соотношениях могут бытьоднозначно учтены все характеристикитребуемого типа изготовляемых: труб,20 02 + ш Ет ) в/Е ш (6 е /бо 4 эР жения значения напряжения гиба 6=1,16 ., т.е.60 =47,5. При этом радиус формовки срединной части заготовки г, составлял 17,5 мм. При осуществлении операции формовки периферийных зон заготовки радиугде Е - модуль упругости материалатрубы, кг/ммшпостоянная величина для заданного материала заготовки,определяемая по диаграммерастяжения;Ьтр напряжение изгиба в заготовке, деформированной по радисом г , меньшим значения радиуса готовой трубы и составившим г=27,3, одновременно производили разгибку в последних клетях с закрытым калибром срединной части заготовки. Разгибку (расформовку) осуществляли до дости.жения значения бр Формула изобретения Способ изготовления электросварных прямошовных труб, включащций гибку полосы в трубную заготовку, в процессе которой операции формовки по радиусу, меньшему радиуса готовой трубы на центральных и периферийных .участках, чередуют попеременно с операциями расформовки, сварку кромок трубной заготовки и последующую калибровку трубы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества, формовку срединной части полосы осуществляют до достижения напряжения изгиба Ъ =(1,01-1,40) 6 р а при по- следующей формовке периферийных зон трубной заготовки одновременно расформовывают ее центральную часть до достижения значения напряжения усу, соответствующему радиусу готовой трубы, кг/мм; Е - деформация изгиба, соответствующая напряжению изгиба; 6 - деформация изгиба заготовки,сформованной по радиусу. готовой трубы.1581403 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 Составитель В.ШаброваРедактор М,Бандура Техред М. Ходанич Корректор Л.П аказ 2050 Тираж 488 Подписное. НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отк113035, Москва, Ж, Раушская наб., д иям при ГКНТ СЧС