Толстостенные и многослойные трубы

Непрерывный процесс сварки спирально шовных труб из отдельных листов толщиной до 28мм осуществляют на специальном стане Волжского трубного завода. Листы по одному подаются на роликовый конвейер листоукладчиком, центрируются и поступают на участок фре­зеровки торцов, на котором каждая пара кромок, подлежащих стыковке, обрабатывается одновременно. Кромки фиксируются откидными упорами, зажимаются зажимамии обрабатываются фрезерными головками. Затем листы попарно подаются к неподвижной сварочной установке,где производится сборка и сварка стыка между ними на медной подкладке под флюсом с постановкой заходных технологических планок. После это­го карта из двух листов роликовым конвейером подается на летучую сварочную установку, предназначен­ную для сборки и сварки стыков между задним концом непрерывной полосы и очередной картой из двух листов. В процессе выполнения этой операции летучая установка движется вместе с концом полосы, причем секции поддер­живающего полосу роликового конвейера автоматически опрокидываются, пропуская ее, и поднимаются вновь для поддержания привариваемой карты. После прохождения механизма, отламывающего технологические планки, не­прерывная полоса проходит те же операции обработки продольных кромок под сварку, формовки трубы, дву­сторонней сварки спирального шва, его контроля и рез­ки на мерные части, которые были описаны выше.

Многослойные трубы больших диаметров могут из­готовляться из отдельных обечаек. Многослой­ную обечайку получают методом навивки полосы тол­щиной 4-5,5мм с закреплением внутреннего и наруж­ного витка продольными сварными швами. Изменяя толщину ленты и число слоев, можно изготовлять трубы различных диаметров, рассчитанные для работы при давлении 120 МПа и более.

Рулоны со склада подают на разматыватель, после ко­торого полоса последовательно проходит многовалковую правильную машину и ультразвуковой контроль. Далее гильотинными ножницами полоса разрезается на мерные отрезки с последующей формовкой многослойной обечай­ки. Обечайка выполняется намоткой отрезка полосы на ба­рабан, наружный диаметр которого соответствует внутрен­нему диаметру будущей трубы. После намотки внутренний и наружный концы полосы закрепляют прихватками с тор­цов, а диаметр барабана, который имеет цанговую конст­рукцию, уменьшают. Обечайку снимают с барабана и пере­дают на установку для сварки наружного нахлесточного шва. Сварке аналогичного внутреннего шва предшествует операция экспандирования на механическом экспандере для обеспечения плотного прилегания отдельных слоев.

Внутренний сварной шов должен обеспечить герметич­ность трубы. Его качество контролируется ультразвуко­вым дефектоскопом и вакуум-пузырьковым методом. Торцы обечайки подвергают механической обработке под дуговую сварку кольцевых швов.

Отдельные многослойные обечайки поступают на по­зицию сборки трубы, где они свариваются в трубную заго­товку технологическим прихваточным швом. Рабочие кольцевые швы выполняют с двух сторон: сначала - внут­ренние швы, затем - наружные. После сварки трубы про­ходят рентгеновский контроль, гидроиспытания, механи­ческую обработку торцов и поступают на склад готовой продукции.

11.3.Высокочастотная сварка труб36-529мм

Сварные трубы малых и средних диаметров применяются в заводских технологических трубопроводах, в строительстве, в теплоэнергетике. Заготовкой трубы яв­ляется полоса в рулоне, которая в процессе движения че­рез систему фигурных роликов формуется в трубную за­готовку (рис.105) под сварку одним продольным швом.

Рис.105 Схема деформации полосы в непрерывном формовочном стане

В производстве труб весьма эффективна сварка токами высокой частоты (ТВЧ). Необходимым условием процес­са является клиновой зазор между свариваемыми кром­ками (рис.106).

Рис.106 Схема сварки с контактным подводом тока

Применение частоты 450 Гц обеспечивает высокую степень концентрации тока на кромках и быст­рый нагрев металла в зоне сварки. Сварное соединение образуется при обжатии оплавленных кромок в валках 1 стана при скорости движения трубы до 120 м/мин. Подвод тока к трубе может осуществляться скользящими контак­тами 2. Однако в связи с тем, что контакты быстро выходят из строя, чаще используют бесконтактный индукци­онный способ подвода энергии в зону сварки. Кольцевой индуктор охватывает трубную заготовку, внут­ри трубы размещают сердечник из ферромагнитного мате­риала. На трубах больших диаметров индукторс сердечником располагают внутри трубы.

В теплообменных агрегатах применяют оребренные трубы. Для приварки ребер к готовой трубе также исполь­зуют сварку ТВЧ. Схемы приварки продольных и спираль­ных ребер к трубам приведены на рис.107,а,б.

Рис.107. Приварка продольных и спиральных ребер

Поскольку сварное соединение при сварке ТВЧ образу­ется в процессе сжатия оплавленных кромок, на внутрен­ней и наружной поверхностях трубы остается грат. Удале­ние внутреннего грата производят или резцом, или закат­кой роликами. Резцы или ролики закрепляют на внутрен­ней штанге непосредственно за зоной сварки. Иногда операция снятия внутреннего грата выполняется после разрезки непрерывной трубы, выходящей из трубо­сварочного стана, на отдельные мерные трубы. В этом слу­чае в закрепленную неподвижную трубу вводят на штанге резцовую головку. При входе головки в трубу скользящий башмак торцом трубы отклоняется по часовой стрелке, пружина свободна и не под­держивает резцедержательс резцом. В таком положе­нии резцовая головка проходит всю трубу и выходит из нее с противоположной стороны. При воз­вратном ходе резцовой головки осуществляется рабочий ход. Опорный башмакторцом трубы отклоняется против часовой стрелки и сжимает пружину, которая прижимает резец к внутренней поверхности трубы. Сре­занный грат удаляется из трубы щеткой.

В установках индукционной сварки труб при скорости процесса 120 м/мин необходимо обеспечить разрезку тру­бы на мерные длины с периодичностью в 6 с. Высокую производительность обеспечивает метод разрыва труб с разогревом узкой перемычки кольцевым индуктором.

11.4.Печная, газоэлектрическая и контактная свар­ка труб средних и малых диаметров

По скорости сварку ТВЧ превосходит непрерывный процесс печной сварки, с помощью которого изготовляют, из низ­коуглеродистой стали водогазопроводные трубы диамет­ром 6-114мм. Схема расположения оборудования при изготовлении таких труб показана на рис.108.

Рис.108. Схема технологического процесса изготовления труб методом непрерывной печной сварки

Горячекатаный штрипс из рулона 1проходит разматыватель 2,правиль­ную машину 3и гильотинные ножницы 4для обрезки кон­цов под стыковую контактную сварку, выполняемую на машине 5.В зажимах этой машины одинаковая установоч­ная длина концов полосы и параллельность торцов обеспе­чиваются прижатием к калибровочному ножу 1 (рис.109), причем прижатие создается силами упругости петель 2, спе­циально образуемых перед сваркой. Совпадение кромок по высоте обеспечивается расположением в одной плоскости нижних электродов.

Рис.109. Схема механизмов для установки полос под сварку

После завершения процесса сварки методом непрерыв­ного оплавления ножами гратоснимателя производится удаление грата одновременно с обеих сторон полосы. Непрерывность дальнейшего процесса изготовле­ния трубы во время стыковки концов полосы обеспе­чивается наличием петель 6 и 7 (рис.108).

Полоса протаскивается через нагревательную печь 8при помощи формовочно-сварочного стана 9.В печи по­лоса нагревается по ширине неравномерно. Кромки, нагретые больше, обеспечивают качественную сварку. Менее прогретая середина предотвращает разрыв полосы при ее протягивании через печь и формовочно-сварочный стан. Перед формовкой (рис.110) кромки полосы обдуваются горячим воздухом из сопел 1для удаления окалины и по­вышения температуры. В первой паре роликов 2полоса формируется, а во второй паре 3—сворачивается, причем вторичный обдув из сопла 4 обеспечивает повышение тем­пературы до 1500-1520 °С.

Рис.110 Формовка и сварка трубы

Скорость сварки достигает 300 м/мин, причем произ­водительность процесса может быть значительно повышена, если в состав агрегата печной сварки входит редукционный стан, работающий с натяжением. В этом случае скорость выхода трубы из стана можно повысить до 420-1200 м/мин. Сваренную бесконечную трубу режут в потоке пилой 10(рис.108) на мерные длины и затем по роликовому конвейе­ру передают к холодильнику 11, а после охлаждения - на отделочные операции. Окончательную калибровку геомет­рии трубы производит калибровочная головка (рис.111), состоящая из двух кассет, в каждой из которых имеется по четыре правильных ролика.

Рис.111 Калибровочная головка

Для изготовления труб из высоколегированных корро­зионно-стойких сталей и цветных сплавов с толщиной стен­ки 0,2-5 мм применяют дуговую сварку вольфрамовым электродом в инертном газе. Кромки сформован­ной трубной заготовки или оплавляют электрической ду­гой и затем сваривают давлением формующих валков, или обе кромки сваривают с образованием общей сварочной ванны. Для улучшения качества защиты при сварке труб из активных материалов, например из сплавов титана, зону сварки заключают в камеру, заполненную инертным га­зом. Недостатком метода аргонодуговой свар­ки является недостаточно высокая скорость процесса (0,5-1,5 м/мин).

Контактную сварку сопротивлением при использова­нии токов промышленной частоты также при­меняют для производства электросварных труб. К кромкам сформованной трубной заготовки сварочный ток подводят через электродные кольца, разделенные изолирующей прокладкой 2.Стык кромок между электродными кольцами нагрева­ется до сварочной температуры, обжимается валками и электродными кольцами, образуя продольный сварной шов.

Сварные плоскосворачиваемые трубы применяют при прокладке промысловых и газосборных трубопроводов. Две стальные ленты из рулонов накладываются одна на дру­гую и свариваются двумя продольными швами на роли­ковой контактной машине. По мере сварки трубная заготовка проходит правильное устройство и сверты­вается в рулон. Контроль плотности швов готовой свер­нутой в рулон трубы производиться путем присоединения к одному из концов трубы сети сжатого воздуха. При этом рулон закрепляют в жесткой обойме, предотвраща­ющей его разворачивание или раздутие трубы. Показание манометра, присоединяемого к другому, предварительно заглушённому концу трубы, позволяет установить от­сутствие или наличие неплотностей. Такие трубы могут иметь толщину стенок до 4мм, диаметр до 400мм и дли­ну до 300м. На месте укладки трубопровода рулон разматывают и трубу раздувают. Отдельные пле­ти соединяют друг с другом или сваркой плоских концов труб до их раздутия, или с помощью фланцевых соедине­ний.