На Новомосковском ремонтно–механическом заводе (НРМЗ) вступил в строй новый многоклетьевой трубоэлектросварочный агрегат 20–114
Рассмотрены новые технологические решения, направленные на повышение качества стальных труб и надежности высокочастотного сварочного шва. Предложен критерий оценки надежности сварочного соединения.
НОВЫЕ РЕШЕНИЯ
НОВЫЕ РЕШЕНИЯ
На Новомосковском
ремонтно–механическом заводе (НРМЗ) вступил в
строй новый многоклетьевой
трубоэлектросварочный агрегат 20–114
Рассмотрены новые технологические
решения, направленные на повышение качества
стальных труб и надежности высокочастотного
сварочного шва. Предложен критерий оценки
надежности сварочного соединения.
На Новомосковском ремонтно-механическом
заводе (НРМЗ) вступил в строй новый
многоклетьевой трубоэлектросварочный агрегат
20-114.
Агрегат предназначен для производства
прямошовных электросварных труб из углеродистых
марок стали диаметром от 20 мм до 114 мм с толщиной
стенки до 5 мм.
Для повышения качества труб и надежности
высокочастотного сварного шва на
трубоэлектросварочном стане агрегата
предусмотрены:
· предварительная специальная
деформация стальной полосы перед формовкой с
целью уменьшения отрицательного влияния ее
несимметричной макрогеометрии на качество труб;
· новые калибровки инструмента,
уменьшающие длину очага сварки и
стабилизирующие сварочный процесс нагретых
кромок заготовки;
· двойное обжатие нагретого шва;
· увеличенное в 1,5 раза количество клетей
трубоформовочного стана;
· совершенствованная кинематика
трубоэлектросварочного стана;
· увеличенное в 2 раза количество клетей
калибровочного стана;
· знакопеременная овализация трубы
перед ее калиброванием.
Предварительная специальная деформация
стальной полосы перед ее формовкой позволяет
уменьшить разность длин кромок на полосе с
несимметричной макрогеометрией. Например, на
серповидной полосе или на полосе с односторонней
волнистостью кромок. Кроме того, данная
деформация положительно влияет на угол развала
торцов кромок (уменьшает его), делая торцы кромок
более параллельными. Все это стабилизирует
процесс высокочастотной сварки нагретых кромок
и повышает качество труб.
Новые калибровки инструмента
предусматривают такую схему деформации
заготовки в сварочном калибре, при которой
уменьшается длина очага сварки и за счет этого
повышается удерживающее влияние на заготовку
сварочных валков, что уменьшает опасность
превышений кромок при сварке. При этом
увеличивается скорость осадки кромок и,
следовательно, уменьшается количество окислов в
сварном шве, что повышает его надежность.
Двойное обжатие нагретого сварного шва
предусматривает не только его обжатие в
сварочном калибре, но и дополнительное горячее
обжатие в клети, установленной непосредственно
за сварочным калибром, что повышает надежность
сварного соединения.
Увеличение в 1,5 раза количества
формовочных клетей по сравнению с типовыми
трубоэлектросварочными станами позволяет
уменьшить величины частных деформаций заготовки
в каждой клети и, следовательно, уменьшить
суммарные остаточные напряжения в заготовке,
подходящей к точке сварки кромок, что
стабилизирует процесс сварки и повышает
точность труб.
Совершенствование кинематики
трубоэлектросварочного стана заключается как в
правильном выборе соотношения чисел оборотов
двигателей трубоформовочного и калибровочного
станов, так и в оптимальном выборе катающих
диаметров приводных валков. Основная цель
совершенствования кинематики станов – это
обеспечение отсутствия подпора заготовки между
двумя соседними клетями, а также между
калибровочным и формовочным станами. Другими
словами, как между калибровочным и формовочным
станами, так и между любыми соседними двумя
клетями стана целесообразно иметь
незначительное натяжение заготовки. Особенно
важно, чтобы формовочный стан не толкал
заготовку в сварочный узел, а чтобы ее через
сварочный узел протягивал калибровочный стан.
Это стабилизирует процесс сварки кромок.
Увеличенное в 2 раза количество клетей
калибровочного стана позволяет повысить
точность труб как по диаметру, так и по
продольной кривизне. Это дает возможность при
необходимости увеличить величину редуцирования
трубы в стане и улучшить качество ее поверхности.
Кроме того, увеличенное количество клетей
калибровочного стана при производстве в них
профильных труб из круглой бесконечной трубы в
линии трубоэлектросварочного стана позволяет
повысить точность этих труб.
Знакопеременная овализация трубы перед
ее калиброванием повышает точность трубы по ее
диаметру и продольной кривизне. Такая
знакопеременная овализация трубы позволяет
иметь как бы непрерывное механическое испытание
надежности сварного шва всей бесконечной трубы
непосредственно в линии трубоэлектросварочного
стана, т.к. при этом вскрываются такие сварочные
дефекты, как склейка сварного шва.
В комплексе МТЭСА 20-114, кроме
трубоэлектросварочного стана, имеется агрегат
продольной резки полосы (АПР), участок отделки
труб, включая их торцовку, гидропресс, складские
помещения и другое необходимое для нормальной
работы оборудование. Достаточно развитая
станочная база НРМЗ позволяет изготавливать
валковый инструмент и необходимую оснастку.
Для дальнейшего совершенствования
технологии и оборудования производства стальных
труб, расширения их сортамента, повышения
качества и надежности завод постоянно
сотрудничает с ведущими учеными и специалистами
трубной промышленности.
В настоящее время завод освоил
производство стальных труб шести размеров 26,8 мм,
33,5 мм, 42 мм, 48мм, 89 мм и 108 мм. В ближайшее время
будут освоены еще два новых диаметра 57 мм и 60 мм, а
также ряд размеров профильных труб.
Механические испытания труб показали,
что они выдерживают деформации, значительно
превосходящие нормы ГОСТов 3262-75 и 10705-80. Например,
практически все испытываемые трубы выдерживают
полное сплющивание (до соприкосновения стенок), в
отличие от норм, соответствующих остаточному
сплющиванию, равному 2/3 наружного диаметра трубы
(2/3 Dh). При испытаниях на раздачу конусом трубы
выдерживают деформации в 3 и более раз выше нормы
(4%). Положительные результаты получены и при
испытании труб на изгиб.
Одним из самых важных показателей
качества электросварных прямошовных труб
является надежность сварного шва. К сожалению, в
настоящее время для труб малого диаметра (до 114
мм) отсутствуют физические показатели
надежности сварного шва. В то же время, нам
кажется, наличие такого показателя позволило бы
потребителям труб не только правильнее
ориентироваться при выборе
заводов-изготовителей, но и более рационально
использовать трубы. Кроме этого, наличие таких
показателей заставило бы заводы-изготовители
труб постоянно повышать их надежность.
В основу показателя надежности
высокочастотного сварного шва для труб малых
диаметров положено нахождение так называемого
"условного коэффициента надежности" (УКН).
Физически этот коэффициент близок по своим
понятиям к коэффициенту запаса прочности и
определяется напряженным состоянием сварного
шва и околошовной зоны при механических
испытаниях труб.
Для наиболее "жесткого" испытания,
т.е. для сплющивания трубы при расположении
сварного шва под углом 900 относительно оси
действующей сплющивающей нагрузки, условный
коэффициент надежности КС выражается
зависимостью (см. Рис 1):
где:
Dh – наружный диаметр трубы до
сплющивания;
S – толщина стенки трубы;
n – коэффициент упрочнения (0<n<1);
hr – расстояние между инструментом,
сплющивающим трубу по ГОСТу (например hr =2/3 Dh);
h – расстояние между инструментом,
сплющивающим трубу до появления первых
признаков трещин. Если трещина не появилась до
полного сплющивания, то h=2S.
Предложенный подход к определению
коэффициента надежности сварного шва в трубах
малого диаметра Кc может быть использован и для
других видов механических испытаний, что
позволяет в дальнейшем определить обобщенный
коэффициент надежности сварного шва Кo по итогам
разных видов испытаний.
Для примера, определим по формуле
коэффициент Kc для стальных труб 89 мм и 33,5 мм с
толщиной стенок соответственно 3,5 мм и 2,8 мм для
случая их полного сплющивания, т.е. для случая,
когда h=2S и hr=2/3Dh.
Анализ кривых растяжения для
малоуглеродистых сталей показал, что значение
коєфициента упрочнения "n" находится в
пределах n=0,3ё0,4. Нами для расчетов принимается
значение n=0,35. В результате для труб 89х3,5 мм по
формуле получим Kc=3,8, а для трубы 33,5х2,8 мм – Kc=2,8.
Таким образом, мы видим, что если трубы
выдерживают полное сплющивание, то условный
коэффициент надежности Kc сварного шва для трубы
89 в 3,8 раза, а для трубы 33,5 в 2,8 раза превосходят
показатели стандарта, по которым условный
коэффициент надежности принят за 1.
Следует отметить, что стандарты на
механические испытания труб более полно
учитывали бы все факторы, если бы нормы
механического испытания зависели не только от
диаметра труб, но и от толщины стенки, и от марки
стали.
Решения по повышению качества и
надежности прямошовных электросварных труб
защищены патентами Украины ( Патент Украины
№26204-А от 25.12.98; патент Украины №29855-А от 29.12.99;
патент Украины № 36180-А от 16.04.01) .
Рис 1. Формула расчета
условного коэффициента надежности КС
Новомосковский
ремонтно-механический завод (НРМЗ) гарантирует
высокое качество производимых на нем стальных
сварных труб и приемлемые цены реализации. Мы
готовы к сотрудничеству.
Наш адрес:
Днепропетровская область,
Новомосковский район,
пгт. Мелиоративный,
ул. Заводская, 2,
ОАО "Новомосковский РМЗ".
Тел./факс (05693) 4-19-77.