скрыть подразделы

Главная страница » Производство сварных труб


Производство сварных труб

10% всего мирового производства стали тратится на выпуск труб. Доля сварных труб составляет более половины всего производства и объем их выпуска продолжает расти. Трубы большого диаметра (более 500 мм) изготавливают только сварными. Эффективному применению прогрессивных способов сварки с высокими скоростями способствуют большая протяженность швов, серийный характер производства, относительно простая форма изделий. Эти особенности изготовления стальных труб большого диаметра позволяют полностью механизировать процесс выпуска, максимально оптимизировав его.

Стремительное развитие трубопроводного транспорта способствует расширению производства труб из низколегированных сталей с большим диаметром. В практиках различных стран могут применяться трубопроводы различной величины. Для США характерны сети трубопроводов, в основе которых чаще всего находятся трубы небольшого диаметра. Для СССР характерна укладка газопроводов диаметром 142 см и рабочим давлением 7,5 МПа.

Для магистральных трубопроводов трубы изготавливают дуговой сваркой под флюсом. При этом шов располагают или по спирали, или по образующей. Прямошовные трубы, диаметр которых менее 82 сантиметров, сваривают одним продольным швом в связи с ограниченной шириной листов. Для труб с большим диаметром используют два шва. Использование листов большей ширины позволяет производить трубы диаметром 142 см с одним швом.

На Челябинском заводе изготавливают прямошовные трубы длиной 12 м и диаметром до 122 см. Сварка происходит с двух сторон, при этом первым на стане проходного типа укладывают наружный шов. Перед станом заготовку 2 подъемными кантующими роликами устанавливают разъемом вверх по оси направляющего ножа 1 (рис. 1).

Рис. 1. Схема сварки наружного шва трубы на стане проходного типа.

Трубная заготовка 2, проходя стан, надвигается на оправку 5, которая подвешена к направляющему ножу и опирается роликами на внутреннюю поверхность трубы. Приводные горизонтальные валки станка обеспечивают движение трубы. При этом благодаря боковому давлению вертикальных неприводных валков щель между кромками сужается по мере продвижения заготовки и зазор в зоне сварки 3 отсутствует. На раме оправки устанавливают гусеничный башмак 4, представляющий замкнутую ленту из скрепленных шарнирно пластин с медными накладками. Это позволяет предотвратить вытекание сварочной ванны. Движение трубы уводит ленту, поэтому под сварочной ванной располагается охлажденная сжатым воздухом свежая пластина. Для сварки под флюсом используют две дуги, горящие в одной сварочной ванне. Это способствует хорошему формированию шва при толщине стенок 12 мм и скорости сварки 170—190 м/ч. Уменьшения размеров кратера добиваются выполнением одной дугой концевых участков швов длиной 15-22см при одновременном снижении скорости сварки. В этом случае потери на обрезку швов достаточно малы. Труба к установке для сварки внутреннего шва поступает по рольгангу и подается внутрь подвижных люлек, которым поднимают трубу и разворачивают ее швом вниз. Люльки располагаются на подвижной тележке, которая помогает трубе надвигаться на сварочную головку, закрепленную на штанге длиной 12 м.

Для производства труб с двумя продольными швами используют заранее отформованные корыта, которые подаются укладчиком на 2 параллельные нитки входных рольгангов сборочного аппарата. Выравнивающим приспособлением кромки заготовок располагаются в одной горизонтальной плоскости, затем в таком положении рольтанги подают корыта в раскрытое сборочное устройство (рис. 2,а).

Рис. 2. Устройство для сборки в двух

Штоки пневмоцилиндров 1 (рис. 2,б) устанавливают заготовки в исходное положение для подачи в сварочный стан путем поворачивания рычагов 2. С помощью деталей 3 и 4 задается зазор между заготовками. Собранная труба подается в сварочный стан упором 6 цепного заталкивателя 5 со скоростью, которая в несколько раз превышает скорость сварки, для того чтобы догнать предыдущую трубу (рис. 15.39,в). Направляющий нож стана направляет стык к сварочной головке, попадая в зазор между верхними кромками корыт. После захватывания трубы горизонтальными приводными валками сварочного стана происходит выключение цепного заталкивателя, после чего он возвращается в исходное положение. Заготовка, сваренная первым наружным швом, поворачивается разъемом вверх и для сварки второго наружного шва поступает поступает по рольгангу на стан, после чего по аналогии с одношовными трубами производятся оба внутренних шва. Трубы с прямым швом после контроля и устранения дефектов подвергают правке с целью обеспечения требуемой формы поперечного сечения и допуска на диаметр. В этих целях внутреннее усиление шва на длине 300 мм снимают выполняют раздачу в пресс-расширителе (эспандере). Трубу для этого помещают в толстостенную матрицу, в которую вводят конусные заглушки, необходимые для уплотнения и калибровки ее концов. Диаметр трубы внутренним гидравлическим давлением увеличивается на 1,0— 1,2%, что позволяет добиться калибровки трубы по диаметру и ее правки по всей длине. Далее давление уменьшают до испытательного уровня и делают выдержку около 30 с с разовым одновременным обстукиванием трубы молотками, которые закреплены на траверсе.

На Харцызском заводе процесс производства 12-метровых прямошовных труб диаметром 122-162 см отличается последовательностью изготовления швов, способами калибровки и формовки труб, а также осуществления контроля качества. После выборочного ультразвукового контроля и правки листы подбираются по длине в специальной установке. (рис. 3).

Рис. 3. Автоматическая установка для подбора парных листов по длине.

Листы на входном рольганге автоматически измеряются по длине, данные по измерениям отправляются в память ЭВМ, а листы передней тележкой кантуются на ребро и размещаются в карманы накопителя. После заполнения накопителя лист продвигается по рольгангу без остановки, а вслед за ним по команде ЭВМ задней тележкой из накопителя выдается близкий ему по длине лист. После этого листы центрируются, проходят через станок для обработки кромок снятия фасок и нанесения риски, которая используется при автоматическом направлении электрода по стыку.

Для формовки полуцилиндрических заготовок используются ролики семиклетьевого стана, откуда они попарно проходят на сборку и прихватку технологическими швами, которые выполняются или токами высокой частоты, или в среде СО2 в одном из двух установленных параллельно друг другу агрегатов.

На сварку внутренних швов трубы уходят после визуального контроля швов и приваруи планок. Сварка производится трехдуговым аппаратом А-1448, слежение за направлением электродов по стыку происходит автоматически или внзуально при помощи совмещения вертикальной линии «креста» на экране телевизора с риской, расположенной на внутренней поверхности трубы. Станы, используемые для выполнения наружных рабочих швов, различаются только местоположением сварочного аппарата. С помощью светоуказателя сварщик следит за положением электродов относительно стыка.

Все трубы предварительно охлажденные водой трубы поступают на ультразвуковой контроль внутренних и наружных рабочих швов, где дефектные места отмечают краской. Наличие дефектных отметок требует направления трубы на рентгенотелевизионную установку для расшифровки. Калибровку проводят гидромеханическим эспандером. Трубу надвигают шагами на калибровочную головку эспандера, тем самым обеспечивая механическую раздачу каждого участка трубы до нужного диаметра. Откалиброванные трубы испытывают внутренним давлением, после чего для выявления возможных дефектов, образовавшихся при калибровке и гидроиспытании, повторно производят контроль ультразвуком.

Сборка и сварка рулонной стали спиральным швом делает возможным получение любго диаметра трубы в независимости от ширины полосы. При применении этогй технологии процесс производства идет непрерывно, обеспечивая заданную точность размера и формы трубы без проведения последующей калибровки.

Рис. 4. Схема технологического процесса производства спиральношовных труб.

Рис. 4 показывает схему стана Ждановского завода им. Ильича. После прохождения правильных вальцев 2 полоса из рулона 1 накапливается в компенсационной петле 5, что позволяет обеспечить непрерывность выполнения спирального шва при обрезке концов полос гильотинными ножницами 3 и сборке и сварке их стыка на установке 4. Лента после компенсационной петли движется со сварочной скоростью, задаваемой вращением толкающих валиков 7. Воздействием парных дисковых ножей 6 обрезают продольные кромки под сварку. Настройка стана на необходимый диаметр трубы осуществляется разворотом формочной машины и выходного моста, передвигая их на катках по криволинейным рельсовым путям. Сворачивание в трубу производят заталкиванием полосы в формовочное устройство 9. Спиральный шов делается тремя сварочными головками сваркой под флюсом. Две из головки закрепляются на общей штанге 8, которая вводится внутрь трубы, третья головка 10 находится снаружи. Первый внутренний шов, который приваривает кромку полосы к сформованной трубе, характеризуется малой площадью сечения и является технологическим. Он предназначен для устрания возможности взаимного перемещения кромок и предотвращения вытекания сварочной ванны во время сварки наружного рабочего шва. Внутренний рабочий шов выполняет двухэлектродная головка, которая позволяет сделать хорошее формирование и обеспечить полный переплав технологического шва. Данная технология позволяет гарантировать отсутствие кристаллизационных трещин при сварке низколегированных сталей со скоростью до 110 м/ч. Непрерывная труба, выходящая из стана, разрезается на трубы мерной длины летучим устройством 11.

Производство спиральношовных труб большого диаметра 53—142 см на оборудовании Волжского трубного завода считается более совершенным. Использование летучего агрегата, который обеспечивает механизацию обрезки, сборки и сварки концов полос, дало возможность обойтись без компенсационной петли.

Предварительно прошедшие обрезку на ножницах I (рис. 5,а)конец полосы и начало полосы 2 крепятся прижимами калибровочных ножниц II.

Рис. 5. Схема летучего агрегата для сборки и сварки концов рулонов.

Задняя кромка полосы 1 располагает по оси канавки подкладки сварочной установки после осуществления одновременного калибровочного реза концов обеих полос передвижением суппорта III до упора (рис. 5,б). Передняя кромка полосы 2 подается в сварочную установку перемещением до упора гильотинных ножниц I. При этом выполняется требуемый зазор в стыке. Концы полос зажимаются и свариваются. При производстве всех этих операций агрегат движется вместе с полосой, после чего отпускает ее и возвращается в первоначальное положение.

Общая схема расположения оборудования на участке формовки, сборки и сварки трубы показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема расположения оборудования на участке формовки, сборки и сварке трубы.

После проведения обрезки продольных кромок дисковыми ножами 1 производится центрирование полосы роликами 4 и калибровка по ширине под сварку фрезами 2 с удалением стружки путем обдувки воздухом из сопла 3. Полоса подается заталкивающими валками 5 в формующее устройство 6 с обоймами роликов, работающих по схеме трехвалковых гибочных вальцов, что позволяет обеспечиить правильную форму трубы и ее сборку с плоской полосой без смещения кромок. Но смещение отсутствует только в том случае, если кромки стыка собираются с зазором, который дает свободу перемещения каждой из них. Для качественного исполнения шва рекомендуется зазор, но при условии жесткого допуска на его размер, фиксируемый специальным датчиком в виде роликов, перекатывающихся по стыкуемым кромкам. При отклонении от заданного допуска включается автоматически механизм перемещения люнета 7, который определяет поворот вокруг оси 8 всего устройства, поддерживающего уже сформованную часть трубы. Датчик положения кромок одновременно применяют для направления по шву сварочной головки, накладывающей технологический прихваточный шов. Рабочие швы делаются при визуальной коррекции направления сварочных головок по стыку. Во время выполнения спирального шва производится непрерывный ультразвуковой контроль. Места, где находятся дефекты, маркируются краской автоматически.

При увеличении диаметра труб, применяемых в укладке магистральных трубопроводов, возникает необходимость увеличения толщины стенки. Толщина полос рулонной стали чаще всего составляет не более 14 мм. В связи с этим спиральношовные трубы диаметром 142 см и более производят или в два слоя из рулонной стали, или из отдельных листов,.

Непрерывный процесс производства спиральношовных труб диаметром до 252 см из отдельных листов реализуется на специальном стане Волжского трубного завода. Листоукладчик по одному подает листы на рольганг, где они центрируются и переходят на участок фрезеровки торцов (рис. 7), там каждая пара кромок, которые подлежат стыковке, обрабатывается одновременно. Откидные упоры 1 и зажимв 2 фиксируют кромки, обработка осуществляется фрезами 3. Далее листы направляются к неподвижной сварочной установке (рис. 8), где осуществляются сборка и сварка стыка между ними на медной подкладке по флюсом с установкой заходных технологических планок. Затем рольгангом карта из двух листов подается на летучую сварочную установку (рис. 9), необходимую для сборки и сварки стыков между картой и концом непрерывной полосы. В ходе операции летучая установка производит движение вместе с концом полосы, при этом секции рольганга, поддерживающего полосу, автоматически опрокидываются, пропуская ее, и поднимаются снова для поддержания привариваемой карты. После этого специальное устройство отламывает технологические планки и непрерывная полоса осуществляет те же операции обработки продольных кромок под сварку, процесса формовки трубы, двусторонней сварки спирального шва, а также его контроля и резки на мерные части.

Рис. 7. Схема участка фрезеровки кромок.

Рис. 8. Схема сварки двух листов.

Рис. 9. Схема приварки карты к непрерывной.

Для производства спиральношовных труб в два слоя используется стан Новомосковского трубного завода, схема которого отражена на рис. 10,a.

Рис. 10. Схема изготовления двухслойных труб со спиральным швом: а – схема линии стана; б – схема выполнения рабочих швов; в – устранение зазоров между слоями по концам трубы.

Две расположенные последовательно линии подготовки полосовой рулонной стали различаются только положением скоса кромок (нижние и верхние) под спиральные швы, а также отличаются особенностями технологии исполнения поперечных стыков полос из-за необходимости в плотном прилегании слоев друг к другу и возможности подварки стыка наружного слоя для формирования трубы. Таким образом, в линии, образующей наружный слой трубы, нужно удалять усиление шва, но провар всей толщины не является обязательным. Во второй же линии необходимо проплавление всей толщины, а удаление усиления шва не нужно. После компенсационной петли обе полосы помещаются в формующее устройство так, чтобы спиральные стыки внутреннего и наружного слоев оказались сдвинутыми на шаг в 10 см; каждый из швов производится как бы на подкладке (рис. 15.47,а). Их сварка на стане выполняется технологическими швами в среде СО2. Рабочие швы делают после разрезки непрерывной трубы на рабочем месте (рис. 10,б) двумя дугами под флюсом с полным переплавом технологических швов. Далее у каждого конца трубы накладывают кольцевой шов, который устраняет зазор между слоями с дальнейшей обработкой торца, а также снятием фаски кромки (рис. 10,в).

При производстве сварных труб средних и малых диаметров применяют непрерывные процессы. Из рулона лента разматывается, наращивается, формуется и сваривается тем или иным способом, проходя сварочный узел. Достаточно распространенными являются сварка печная, сварка токами высокой частоты и аргонодуговая сварка.

Особенной производительностью отличаются изготавливаемые при помощи печной сварки водогазопроводные трубы диаметром 6-114 мм из низкоуглеродистой стали. В качестве заготовки выступает горячекатаный штрипс в рулонах. После выхода штрипса из нагревательной печи (рис. 11) его кромки 1 обдуваются воздухом из сопл 2 в целях удаления окалины и повышения температуры. Штрипс формуется в первой паре роликов 3, а во второй паре 4 штрипс сворачивается и сваривается, при этом обдув из сопла 5 увеличивает температуру до 1500— 1520°С. Скорость сварки может достигать 300 м/мин, производительность процесса может быть существенно повышена, если в составе агрегата печной сварки присутствует редукционный стан, работающий с натяжением. В этой ситуации скорость выхода трубы из стана можно увеличить до 420— 1200 м/мин.

Рис. 11. Схема непрерывной печной сварки труб.

Все чаще для производства труб диаметром от 8 до 529 мм и с толщиной стенки 0,3—10 мм прибегают к сварке токами высокой частоты. В сравнении с контактной сваркой сопротивлением на токах промышленной частоты высокочастотная сварка обладает более высокой скорости сварки (до 120 м/мин) и обеспечивает возможность изготовления труб из цветных металлов и сплавов, сталей, дает возможность использования горячекатаной нетравленой ленты, а также позволяет существенно уменьшеньшит расхода электроэнергии на производство 1 т готовых труб. При высокочастотной сварке одно и то же оборудование может быть применено для производства труб из разных материалов.

Рис. 12.Схема контактной сварки труб током высокой частоты: а – при контактном проводе; б – при индукционном подводе тока..

Потребность в смене контактов 1 из-за их износа периодически заставляет останавливать стан при контактном подводе тока (рис. 12,а). Большей перспективностью отличается индукционный подвод энергии кольцевым индуктором 2 (рис. 12,б). В данном случае для минимизации потерь энергии после прохождения тока по телу заготовки внутрь трубы 1 вводят магнитный сердечник 3,изменяющий сопротивление таким образом, что почти весь сварочный ток 4 направляется по свариваемым кромкам.

Дуговую сварку вольфрамовым электродом в инертном газе используют для производства прямошовных труб диаметром 6— 426 мм с толщиной стенки 0,2—5 мм и специальных труб со спиральным швом диаметром до 200 см, толщиной стенки до1 см. Материалы труб разнообразны, но скорость сварки небольшая (до 1,5— 2 м/мин).

Производство плоскосворачиваемых труб, используемых при прокладке промысловых и газосборных трубопроводов, достаточно своеобразно

Схема изготовления таких труб показана на рис. 13,а.

Рис. 13. Плоскосворачиваемые трубы: а – схема изготовления; б - трубы до и после раздутия.

Стальные ленты 1 накладываются одна на другую, после чего на контактной машине 2 для шовной сварки свариваются двумя продольными швами. Трубная заготовка по мере сварки проходит через правильное устройство 3 и свертывается в рулон 4. Контроль плотности швов готовой трубы, свернутой в рулон, осуществляется присоединением к одному из концов трубы сети сжатого воздуха. Рулон крепится в жесткой обойме, которая предотвращает его разворачивание или раздутие трубы. Показание манометра, присоединяемого к другому концу трубы, дает возможность установить наличие неплотностей. Толщина стенок таких труб может достигать до 4 мм, диаметр до 30—40 см, длина до 250— 300 м. В месте укладки трубопровода рулон разворачивают и трубу раздувают (рис. 13,б). Отдельные плети соединяют друг с другом путем сварки плоских концов труб до их раздутия или при помощи фланцевых соединений.

Просмотров: 14833    Создан: 2012-08-12    Источник: Трубные технологии

Оцените статью: 1 2 3 4 5


Система Orphus