Производство труб на Волжском трубном заводе.

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

1. Планетарные станы продольной прокатки.

Планетарные станы по своему устройству и принципу действия существенно отличаются от обычных прокатных станов. Имеется несколько типов планетарных станов; наиболее распространенными являются станы конструкции Сендзимира и Круппа-Платцера.

Стан типа Сендзимира состоит из двух приводных опорных валков большого диаметра, каждый из которых окружен набором холостых рабочих (планетарных) валков малого диаметра. Рабочие валки закреплены в сепараторах. В процессе прокатки опорные валки и сепараторы вращаются по ходу движения полосы. Сепараторы вращаются за счет действия сил трения на контакте между рабочими и опорными валками; их угловая скорость меньше, чем скорость опорных валков. Из анализа кинематики также видно, что рабочие валки вращаются против хода прокатки, поэтому они не могут захватывать и продвигать полосу. Для осуществления процесса планетарной прокатки необходимо применение заталкивающей силы Q. Такая сила создается с помощью специальных задающих валков, которые устанавливаются в одной клети вместе с планетарными валками.

Планетарные станы отличаются очень высокой обжимающей способностью. Каждый рабочий валок, соприкасаясь с металлом, совершает небольшое обжатие (0,2- 0,5 мм), но полоса, проходя через зону деформации, подвергается многократному воздействию рабочих валков, благодаря чему суммарное обжатие достигает 95—98%. В результате очень интенсивной деформации температура металла при обработке не только не падает, но даже повышается на величину порядка 50-150 . Этот эффект позволяет снизить температуру нагрева металла перед прокаткой, что способствует уменьшению окалинообразования.

Рисунок 1 – Схема планетарной прокатки:

а – узел планетарных валков; б – зона действие одного рабочего валка; 1 – полоса; 2 – опорные валки; 3 – рабочие валки; 4 – сепараторы.

При выходе из планетарных валков на поверхности полосы остаются небольшие поперечные волны (гребешки). Для устранения их применяется дополнительная прогладочная клеть. Состав основного оборудования агрегата с планетарным станом показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема планетарного стана конструкции Сендзимира.

1 – заготовка (сляб); 2 – проходная нагревательная печь; 3 – вертикальные валки; 4 – задающие валки; 5 – проводки; 6 – узел планетарных валков; 7 – петлерегулятор; 8 – валки прогладочной клети; 9 – летучие ножницы для обрезки концов полос; 10 – моталка.

На планетарных станах прокатывают полосы сечением (1 - 6)х(200 - 1300) мм из слябов толщиной 40-150 мм. Основные конструктивные параметры этих станов: диаметр опорных валков 400-1400 мм; диаметр рабочих валков 50-200 мм; число рабочих валков на одном опорном 20-30; скорость входа сляба 0,3-3,5 м/мин; скорость выхода полосы 0,5-2,0 м/с; мощность главного двигателя планетарной клети 500-6000 кВт. Производительность агрегата, в зависимости от сортамента прокатываемых полос и коэффициента использования, составляет 10-200 тыс. т/год.

Станы типа Круппа-Платцера отличаются от станов Сендзимира тем, что рабочие валки, осуществляющие деформацию, опираются на промежуточные валки; последние катятся по неподвижным круглым балкам (опорным валкам). Рабочие и промежуточные валки закреплены в сепараторах, которые получают вращение от двигателя.

Рисунок 3 – Схема планетарной клети конструкции Круппа-Платцера

Существуют станы с одним только планетарным валком, а роль второго деформирующего инструмента выполняет обычный цилиндрический валок или неподвижная плита (станы японской фирмы Дайдо). Эти станы более просты в настройке (отпадает необходимость в синхронизации движения сепараторов на двух опорных валках), но их обжимающая способность ниже, чем у станов с двумя планетарными валками.

Область применения планетарных станов - это в основном прокатка малых партий полос специальных труднодеформируемых сталей и сплавов. Главным достоинством этих станов является возможность осуществления интенсивной деформации при компактном составе оборудования. К числу существенных достоинств этих станов также относятся гибкость технологии и возможность проведения деформации без падения температуры металла. Однако эти станы имеют низкую производительность и сложное оборудование, которое подвергается быстрому износу в связи с циклическим, толчковым характером нагружения.

2. Компоновка оборудования для производства труб обжатием на реечном стане.

Трубопрокатные агрегаты с реечным станом имеют достаточно широ­кое распространение в мировой практике трубного производства.

Агрегаты с реечным станом успешно работают в Германии, Англии, Италии, Канаде, Венесуэле, Швеции, Бельгии, Нидерландах, Чехии, Ру­мынии, Венгрии, Словакии и Польше. На этих агрегатах производят трубы конструкционные, котельные, трубопроводные в основном малых диамет­ров от 21 до 133 с толщиной стенки 2,5—8,0 мм. Трубы, полученные на агрегатах с реечным станом, используют в качестве заготовок для произ­водства прецизионных и холоднотянутых труб, так как они имеют каче­ственную наружную и внутреннюю поверхности и сравнительно тонкие стенки, что гарантирует высокую экономичность производства труб воло­чением, особенно при производстве тонкостенных труб малого диаметра. Современные агрегаты с реечным станом по производительности в насто­ящее время уступают только агрегатам с непрерывным станом.

Разновидностью ТПА с реечным станом являются агрегаты, работаю­щие по способу Эрхарда.

В Японии построены два агрегата (способ Эрхарда) для производства толстостенных труб большого диаметра: один — для производства труб ди­аметром 242—700 толщиной стенки 25—195 мм, а другой — для труб диамет­ром 457—1120 и толщиной стенки 25—200 мм.

Исходным материалом для этих труб служат слитки квадратного сече­ния, отлитые из стали, выплавленной в электропечах. После нагрева до опре­деленной температуры (в зависимости от марки стали) слитки прошивают на вертикальных гидравлических прессах усилием 1200 или 3000 МПа в гильзы с донышком. Затем гильзы проталкивают через волоки на гидравлических горизонтальных прессах усилием 600 или 1500 МПа. После обточки гильз для уменьшения разностенности их нагревают и снова проталкивают через очередной ряд волок на тех же прессах, затем толстостенные трубы проходят термическую обработку и правку на прессе. На участках отделки обтачивают внутреннюю поверхность и обрезают концы труб на токарных станках.

Традиционный технологический процесс производства труб на агре­гате с реечным станом включает следующие основные операции: подготов­ку заготовок к прокатке; нагрев заготовок; калибровку заготовок; прошив­ку заготовок; подогрев прошитых стаканов; раскатку стаканов на стане-элонгаторе; проталкивание стаканов при помощи дорна через роликовые обоймы реечного стана; обкатку труб; извлечение дорна; обрезку донышка труб; калибрование труб в калибровочном стане или редуцирование с на­тяжением; охлаждение и отделку труб.

Рисунок 4- Схема расположения оборудования трубопрокатного агрегата с реечным станом:

1 - кольцевая печь; 2 - поперечный шлеппер; 3 - стан для калибровки диагоналей заготовки; 4— устройство для удаления окалины; 5— прошивной пресс; 6— индук­ционная подогревательная печь; 7 - транспортер; 8 — рольганг; 9 — трехвалковый стан-элонгатор; 10 — устройство для поворота гильзы; 11 — реечный стан; 12 -станина с роликовыми обоймами; 13 — отводящий рольганг; 14 — обкатной стан; 15— наклонная решетка; 16 — устройство для извлечения дорна; 17 - стеллажи для дорнов; 18 — устройство для смазки дорнов; 19 - охладительный стол для дорнов; 20 — летучие пилы; 21 — подогревательная печь; 22 — редукционный стан; 23 -отводящий рольганг.

В настоящее время разработаны различные модификации способа про­изводства труб на агрегате с реечным станом, предусматривающие отсут­ствие или замену отдельных технологических операций. Типовая схема рас­положения оборудования представлена на рис. 7.1.

Основные достоинства рассматриваемого способа производства труб следующие: гибкость в выборе исходного материала; низкие капиталовло­жения; экономичность при производстве тонкостенных труб; высокое ка­чество продукции. В качестве материала служит катаная квадратная или круг­лая заготовка. Применяют также квадратные и многогранные заготовки, полученные методами непрерывной разливки стали. В зависимости от раз­меров готовых труб заготовку раскраивают на мерные длины в холодном или нагретом состоянии.

Технологический процесс (рис. 7.2) заключается в следующем. Заго­товки после холодной резки нагревают в кольцевых печах. Перед прошив­кой обычно калибруют диагонали заготовки на конус, соответствующий конусности рабочей матрицы прошивного пресса. Это обеспечивает устойчи­вое центрование заготовки в матрице и исключает ее перекосы во время прошивки, вызывающие разностенность стаканов. Одновременно при калиб­ровке диагоналей с поверхности заготовки отслаивается окалина. При от­сутствии соответствующего оборудования применяют гидросбив окалины.

Традиционная технологическая схема предусматривает прошивку загото­вок на вертикальных или горизонтальных гидропрессах усилием 4,0—7,0 МН.

Рисунок 5- Схема технологического процесса производства труб на агрегате с реечным станом:

1 - нагрев заготовок; 2 — калибровка диагоналей; 3 — прошивка стаканов; 4 - подогрев стаканов; 5 - раскатка стаканов; 6 - зарядка дорнов; 7 — протяжка в трубу; 8 - обкатка труб; 9 — извлечение дорнов; 10 — охлаждение дорнов; 11 - смазка дорнов; 12 — отрезка концов; 13 - калибрование труб; 14 — редуцирование; 15 - резка труб на мерные длины; 16 - охлаждение труб; 17 - правка труб

В состав большинства агрегатов с реечным станом входит вертикаль­ный гидравлический пресс. Диагонали заготовки в этом случае калибруют в станах винтовой прокатки валкового типа.

Прошитый стакан после подогрева в методической или кольцевой печи по цепному транспортеру поступает на гидравлический подъемник, кото­рым подается на наклонный стеллаж и во вводный желоб стана-элонгатора. Внутрь стакана пневматическим задающим устройством вводится короткая коническо-цилиндрическая оправка, закрепленная на конце пустотелой штанги.

Задний конец штанги может вращаться в упорном подшипнике карет­ки задающего устройства элонгатора. После ввода оправки в стакан при дальнейшем продвижении задающего устройства донышко стакана захва­тывается валками элонгатора. Пока прокатывается донышко, оправка про­двигается вперед. В момент окончания прокатки донышка оправка воз­вращается в рабочее положение между валками. В дальнейшем происходит раскатка стенки стакана на неподвижной в осевом направлении оправке, которая вращается вместе с несущей ее штангой.

Элонгатор представляет собой двухвалковый стан винтовой прокатки с верхней и нижней линейками. Частота вращения валков регулируется в пределах 100—180 мин ^-1, угол подачи — в пределах 3—10°. На стане-элонгаторе прокатывают стаканы исходного диаметра 125-280 и длиной 370-650 мм при коэффициенте вытяжки 1,7—2,1.

Оправка элонгатора во время пауз обильно охлаждается водой; штан­га оправки в процессе раскатки стаканов также охлаждается водой из спрейера.

Для вывода стаканов из валков на выходной стороне стана имеются выводные ролики: верхний — приводной и нижний (подъемный) — холос­той.

Известно в мировой практике применение трехвалковых станов-элон-гаторов вместо двухвалковых. Прокатка в трехвалковом стане-элонгаторе происходит на движущейся вместе со стаканом оправке. Трехвалковая схе­ма клети позволяет вести прокатку без направляющих линеек в очаге де­формации.

Реечный стан состоит из станины для зубчатой рейки, самой рейки, ее привода, станины для роликовых обойм, линии для циркуляции, подо­грева и зарядки дорнов. На стане, предназначенном для производства труб диаметром 66—136 мм, привод рейки осуществляется от двух спаренных электродвигателей постоянного тока мощностью по 370 кВт с плавным регулированием скорости от 500 до 1000 мин ^-1. Установки для производ­ства труб диаметром 2—140 мм имеют суммарную мощность электродвига­телей до 2500 кВт.

В современных конструкциях рейка движется по опорным полозьям, смонтированным на подшипниках качения, в результате чего зацепление работает очень плавно. На обоих концах пути движения рейки имеются тор­мозные и стопорные устройства. Скорость движения рейки обычно равна 2—3 м/с. В некоторых конструкциях обратный холостой ход рейки осуществ­ляется вдвое быстрее.

Для уменьшения продольных габаритов реечного стана рейку разме­щают под станиной роликовых обойм (рис. 7.3).

Длина реечного стана такой конструкции по сравнению со станами других конструкций уменьшается более чем на треть.

В процессе проталкивания стенка стакана постепенно обжимается на дорне роликами. Толщина стенки готовой трубы определяется размерами кольцевой щели, образуемой калибром роликов кольцевой обоймы и дорном. Применяются обоймы с роликами, имеющими круглые ручьи, либо попеременно чередуются обоймы с гладкими цилиндрическими роликами и обоймы с роликами, имеющими круглые калибры.

В первом случае число роликовых обойм достигает 25. В каждой обойме монтируется три-четыре ролика, причем трехроликовые обоймы применя­ются при прокатке труб диаметром до 98—112 мм, а четырехроликовые обоймы — при прокатке труб большего диаметра (рис. 7.4).

При использовании части обойм с гладкими роликами устанавливают шесть секций роликовых обойм, из которых первые пять имеют по две обоймы, а шестая - три. Первая обойма в каждой секции имеет гладкие ролики, а вторая - ручьевые.

Рисунок 6 - Схема получения полой заготовки стакана (а, б) и схема работы реечного стана (в — д):

а - прошивка заготовки; б - вытяжка (1 - пресс-штемпель; 2 - прошивная игла; 3 - матрица; 4 - вытяжное кольцо; 5- стакан; 6- вытягиваемый стакан; 7- упор); в - начало проталкивания заготовки-стакана; г - начало обратного хода; д - про­талкивание (8 - толкатель; 9 - держатель толкателя; 10 - дорн; 11 - зубчатая рейка; 12 - ведущая шестерня привода зубчатой рейки; 13 - стакан; 14 - калибры (роликовые обоймы); 15 - станина роликовой обоймы).

Роликовые обоймы устанавливают так, что ручьевые ролики второй обоймы в секции располагаются серединой бочки против зазоров между цилиндрическими роликами первой обоймы, а ориентировка первой обой­мы каждой секции совпадает с ориентировкой второй обоймы предыдущей секции. Исключение составляет лишь последняя, тринадцатая обойма, которая ориентирована не с двенадцатой, а с одиннадцатой обоймой. Между секциями обойм находятся трубчатые проводки.

После реечного стана труба с дорном задается в риллинг-стан. Обкатка труб производится с нижним давлением: ось обкатки в зави­симости от размера труб располагается на 8-15 мм ниже оси стана. Обычно угол подачи в таких станах составляет 6°.

Рисунок 7 - Трехроликовая (а) и четырехроликовая (б) обойма реечного стана

В процессе обкатки, помимо выглаживания поверхности, диаметр трубы увеличивается на 2—4 мм.

В современных агрегатах с реечным станом для разделения дорна с трубой вместо обкатки применяют специальные машины с гиперболоидными валками. В таких машинах имеется шесть валков, расположенных один над другим. Два нижних, более длинных валка имеют индивидуальный при­вод, верхние холостые валки меньшей длины являются нажимными и на­правляющими. Валки установлены к оси прокатки под углом 25—30°. Диа­метр труб увеличивается при поперечной раскатке стенки трубы между вал­ками и дорном. При этом способе прокатки число оборотов трубы, необхо­димое для ее отделения от дорна, приблизительно на 60 % меньше, чем на риллинг-станах.

Уменьшение угловой скорости вращения трубы обеспечивает устой­чивый захват и устраняет опасность повреждения поверхности трубы.

Далее трубы передаются на участок извлечения дорна. Для этой цели применяют цепные, фрикционно-роликовые или реечные дорноизвлекатели. Все они работают по обычному принципу: свободный от трубы зад­ний конец дорна захватывается и вытягивается из удерживаемой непод­вижно трубы.

Освобожденные от труб дорны рольгангом передаются в подогрева­тельную печь или на стеллажи перед дорноподающим устройством реечно­го стана. На стеллажах дорны снизу подогреваются газовыми горелками до 300—400 °С. После этого дорны скатываются к дорноподающему устройству реечного стана и опять используются для работы. Дорны подогревают с целью предотвращения снижения температуры прокатываемых труб и их обрыва, а также уменьшения усилий на узлы и механизмы реечного стана.

После извлечения дорнов трубы поступают к пилам горячей резки. В состав современных агрегатов обычно входят две пилы, на которых обреза­ется донышко и задний конец каждой трубы. Трубы подаются на обрезку к той или иной пиле поочередно, а длина обрезаемых концов регулируется. Таким образом обеспечивается непрерывная работа стационарных спарен­ных пил. После обрезки концы труб поступают к калибровочному или ре­дукционному станам.

Перед калиброванием или редуцированием трубы подогревают в печи с шагающим подом. Нагретые трубы калибруют в 7 8-клетевом калибро­вочном стане двух- или трехвалкового типов. Редуцирование происходит на 11 20-клетевых двух- или трехвалковых станах. Привод таких станов может быть индивидуальным, групповым или дифференциально-групповым. Ре­дуцирование с натяжением значительно расширяет технологические воз­можности реечных станов, позволяет получать трубы диаметром от 21 мм.

В последнее время разработан и прошел апробацию новый способ про­изводства труб на агрегатах с реечным станом. Указанный способ заменяет операции прессования и элонгации прошивкой в косовалковом стане с последующей заковкой одного конца гильзы и прокаткой в реечном стане. Дальнейшие технологические операции остались неизменными.

Указанный способ позволяет использовать непрерывнолитую круглую заготовку. Прошивка может осуществляться в двухвалковом стане винтовой прокатки с применением направляющих линеек либо дисков.

Основные преимущества указанного способа: упрощение технологи­ческого процесса (4 вместо 5 стадий деформации); повышение максималь­ной массы заготовки до 1500 кг; расширение сортамента труб (максималь­ный диаметр достигает 245 мм); ужесточение допусков по толщине стенки до ±5 6 %.

3. Особенности компоновки оборудования для производства холоднодеформированных труб на станах ХПТС.

Стан 2ХПТС 8-25 создан МИСиС и Алма-атинским заводом тяжелого машиностроения (АЗТМ) и предназначен для холодной прокатки прецизионных труб. В основу конструкции стана положен способ периодической прокатки труб в стационарной клети с непрерывно вращающимися валками. При лом прокатываемая 1руба и стержень с оправкой совершают возвратно-поступательное движение. На таком принципе работают известные пильгерстаны для горячей прокатки труб.

Рисунок 8 - Двухниточный стан 2ХПТСХ-25 / - стол загрузки; 2 - редуктор подачи. 3 - каретка. 4 механизм ускоренного отвода; 5 - патрон заготовки. Л - электро-двигатель главного привода. 7 - редуктор. 8 - механизм неравномерного вращения валков; 9 - уравновешивающее устройство; 10- кривошипно-ползунный механизм планетарного типа; 11 - стол выходной. 12 - шестеренная клеть. 13 - патрон передний; 14 - механизм поворота; 15 - рабочая клеть.

Стан 2ХПТС 2-25 (рис. 15.42) имеет торцевую систему загрузки заготовок с остановкой стана для перезарядки, поскольку зажим заготовок в патроне осу­ществляют вручную. Приводной механизм состоит из электродвигателя, кли­ноременной передачи, редуктора и механизма неравномерного вращения ра­бочих валков. Последний необходим для синхронизации окружной скорости валков с неравномерной скоростью возвратно-поступательного движения за­готовки с оправкой. Привод имеет уравновешивающее грузовое устройство. Для осуществления возвратно-поступательного движения заготовки с оправ­кой предусмотрен кривошипно-шатунный механизм планетарного типа, нал которого соединен рычажной системой с механизмами, совершающими воз­вратно-поступательное движение. К этим механизмам относятся передний па­трон. патрон заготовки, каретка с тягами и винт подачи. Суммарная масса перемещаемых механизмов без учета массы заготовки и стержня с оправкой составляет 870 кг. Подачу заготовки осуществляют от редуктора подач через винт и патрон заготовок. Механизмом ускоренного отвода возвращают па­трон заготовок в исходное положение. Величину подачи меняют сменными шестернями редуктора подач. Механизм поворота состоит из редуктора с по­стоянно вращающимся шпинделем, в обойме которого смонтирован блок роликов, передаю­щих вращение движу­щейся возвратно-посту­пательно штанге. Участок штанги, контактирующий с блоком роликов, вы­полнен в виде дрели, имеющей винтовую по­верхность.

При поступательном движении штанги вперед собственное ее вращение складывается с вращени­ем, полученным от блока роликов, а при движении назад вычитается: при равенстве углов поворота сложение ласт удвоенный угол, а вычитание - угол поворота, равный нулю. От механизма поворота вращение получает патрон заготовки, передний патрон и каретка с зажимом стержня оправки. Выходной стол стана имеет стационарную пилу для порезки труб на мерные длины. Техническая характеристика стана 2ХПТС 8-25 приве­дена в таблице 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика стана 2ХПТС 8-25.

Стаи специализирован на прокатке циркониевых труб с коэффициентом вытяжки 2,7; работает с подачей 3...5 мм и с числом двойных ходов каретки SO мин производительность 600 м/смену.

Конструкция рабочей клети двухниточною стана 2ХПТС 8 25 представлена на рисунке 9. Клеть кварто состоит из стационарной станины открытого типа 1, в вертикальном проеме которой размешены два рабочих валка 3 и нижний опорный валок 2. Верхний опорный валок 9 установлен в крышке 8. Привод­ными являются рабочие валки, получающие неравномерное вращение от глав­ного приводного механизма через карданные валы.

Каждый рабочий валок имеет дна калибра с наружным диаметром 200 мм и шириной 120 мм. На одной половине каждою калибра нарезай рабочий ручей переменного сечения, а на второй половине холостой ручей постоянного се­чения. Рабочие палки установлены на двухрядных конических роликоподшип­никах. через которые вертикальное усилие прокатки передается на крышку и станину. В крышке установлены предохранительные срезные кольца 7.

Крышка соединена со станиной 'эксцентриковым валом .5 и осями 11 Пово­ротом эксцентрикового вала от гидроцилиндра 4 систему, включающую ста­нину, опорные валки, рабочие калибры и крышку, предварительно “напрягают" усилием до 1000 кН. Поскольку возникающее при прокатке верти­кальное усилие не превышает усилие предварительного напряжения прокатке происходит при работе валков в “обкат”, т.с. без зазора между калибрами. Это повышает точность прокатываемых труб, но одновременно увеличивает нагрузку на поверхности контакта рабочих валков и опорных валков, а также на подшипники последних. Кроме того, работа валков в "обкат” исключает воз­можность их радиальной регулировки.

При перевалке оси 11 выводят реечным механизмом 10 из отверстий в крышке, а эксцентриковый вал фиксируют винтом б относительно крышки Поворотом эксцентрикового вала от гидроцилиндра крышка откидывается вместе с установленным в ней опорным валком и рабочие валки извлекают вверх. Новый комплект рабочих валков устанавливают в обратной последова­тельности.

Рисунок 9 - Рабочая клеть стана 2ХПТС 8-25

4. Деформационные комплексы по производству труб большого диаметра со спиральным швом.

Производство труб на Волжском трубном заводе.

Сварка спиральношовных труб осуществляется тремя сварочными голов­ками. Кромки полосы при их сближении в процессе формовки сваривают вначале внутренней сварочной головкой. При этом для обеспечения качествен­ного шва расстояние между кромками не должно превышать 0,2—0,3 мм. Пита­ние сварочной головки осуществляется как постоянным, так и переменным током. Установка трех сварочных головок обеспечивает высокую скорость сварки = 1,5—2,0 м/мин. Скорость выхода трубы при этом составляет

На современных ТЭСА 530-1420 сварку спиральношовных труб вы­полняют двухслойной или трехслойной.

Сварку труб диаметром 530—820 мм выполняют двухслойной. Глубина провара внутреннего рабочего шва составляет 0,6—0,7 от толщины стенки в месте контакта кромки полосы с витком трубы. Наружный шов выполняют через половину витка спирали с глубиной проплавления, обеспечивающей перекрытие с внутренним швом на 2—3 мм.

На отечественных ТЭСА 1020 и 1420 применяют трехслойную сварку спирального шва. В месте схождения кромок ленты и первого витка трубы накладывается первый внутренний технологический шов, назначение ко­торого — устранить возможность смещения кромок при наложении рабочих швов. Через полвитка после технологического шва накладывается наруж­ный рабочий шов и через шаг спирали от первого внутреннего шва — вто­рой внутренний рабочий шов, полностью переваривающий технологичес­кий шов. Сварка внутреннего шва осуществляется сварочным автоматом модели У-124, состоящим из двух головок. Первая головка сваривает техно­логический шов (технологическая головка), а вторая головка — внутрен­ний рабочий шов (рабочая головка).

Таблица 2. Характеристика некоторых установок для спиральной сварки труб

Примечание. п_Г — число сварочных головок, N — мощность главного привода,
— угол спиральной формовки.

Применение трехслойной сварки труб диаметром 1020—1420 мм по­зволяет достигнуть более высоких скоростей сварки (1,8—2 м/мин) и луч­шего качества изготавливаемых труб благодаря гарантированному отсут­ствию горячих трещин в спиральном шве (табл. 18.1).

На Волжском трубном заводе (ВТЗ) введены в эксплуатацию трубо-электросварочные станы для производства нефтегазопроводных спираль-ношовных труб большого диаметра. Все станы универсальны и предназна­чены для изготовления спиральношовных труб D₀ = 530-1420 мм, с S₀ = 4-14 мм, L₀ = 8-14 м.

Для изготовления труб используют полосу в рулонах из углеродистой или хорошо свариваемой низколегированной стали (с 700 МПа, 20 % и а_н = 30 МПа.

Наружный диаметр рулона 1400-2200, внутренний 700 или 850 мм. Допуск по ширине ленты +20 мм, допускаемая серповидность полосы на длине 10 м — не более 15 мм.

Для сварки труб используют омедненную сварочную проволоку диа­метром 3 и 4 мм и сварочный флюс АН-60.

Оборудование для производства труб скомпоновано в две самостоя­тельные технологические линии, каждая из которых состоит из пяти тру-боэлектросварочных станов и трубоотделки. Схема производства спираль­ношовных труб показана на рисунке

Рисунок 10 - Схема производства спиральношов­ных труб.

Рулоны со склада с помощью мос­тового крана устанавливают на неподвиж­ный транспортер 1 кантователя, где про­изводится кантовка рулона из положения с вертикальной осью в положение с го­ризонтальной осью вращения. Далее ру­лон передается на поворотный стол транс­портной тележки, так чтобы при установ­ке рулона на загрузочную тележку стана передний конец полосы был направлен снизу вверх в сторону конусов разматывателя рулонов. При задаче рулонов в станы поворотным устройством ру­лон снимается с транспортной тележки и устанавливается на загрузочную тележку стана. Плечо поворотного устройства стана устанавливают напро­тив отверстия рулона и вводят внутрь на всю ширину рулона, затем подни­мают вместе с рулоном до освобождения транспортной тележки и повора­чивают так, чтобы рулон расположился точно над загрузочной тележкой, при этом стол загрузочной тележки находится в нижнем положении. Плечо с рулоном опускают на стол тележки, освобождают от рулона и устанавли­вают в исходное положение.

После выхода заднего конца полосы предыдущего рулона из конусов разматывателя конуса разводят и загрузочную тележку с рулоном подают к конусам. Подъемом стола тележки ось рулона совмещается с осью конусов, рулон зажимается конусами разматывателя и центрируется относительно оси стана.

Вращением конусов по часовой стрелке рулон устанавливается так, чтобы передний конец оказался ниже уровня кромки ножа скребкового отгибателя. Нож скребкового отгибателя подводят к рулону и вращением рулона конусами передний конец полосы подается между разматывающи­ми роликами. На суппортах конусов сводятся ролики центрователя.

Верхний ролик разматывателя опускается вниз до образования зазора между нижними и верхними роликами, разматывающая клеть подается к правильной машине. Стол загрузочной тележки опускают вниз до образо­вания зазора между роликами стола и рулоном. Верхний разматывающий ролик опускают на полосу и отключают привод вращения конусов разма­тывателя, чтобы при задаче полосы в правильную машину они вращались свободно. Затем включают привод разматывающих роликов, правильной машины и в нее подают передний конец полосы.

После выхода переднего конца полосы из правильной машины от­ключают привод разматывающих роликов, и скребок поднимается вверх.

В случае неисправности поворотного устройства задачу рулонов в стан производят с помощью скобы или троса только после демонтажа поворот­ного устройства.

Величину перекрытия рабочих валков правильной машины устанав­ливают при заправленной в машину полосе. Критерием правильной на­стройки правильной машины служит достижение прямолинейности выхо­дящей полосы. В процессе правки на поверхности полосы не должны появ­ляться вмятины, риски и другие дефекты.

При выходе заднего конца полосы из правильной машины нижний регулируемый ролик опускается вниз для обеспечения плотного прижатия конца к медной подкладке при сварке поперечного шва. После выхода зад­него конца полосы из правильной машины полосу центрируют относи­тельно оси стана.

На гильотинных ножницах осуществляют обрезку переднего и заднего концов полосы с целью удаления дефектов поверхности металла, обрезки «языка» рулона и получения необходимой ширины. Длина обрези концов на станах при удалении «языка» рулона и получения необходимой ширины должна составлять не более 1000 мм с каждого конца рулона. При наличии дефектов на поверхности металла обрезку переднего и заднего концов ру­лона осуществляют под контролем ОТК. Команда на обрезку заднего конца полосы дается с пульта управления. От этой команды начинается цикл рез­ки, включающий опускание прижимов гильотинных ножниц, рез, возвра­щение ножей в верхнее положение, подъем прижимов. От момента зажима полосы до подъема прижима гильотинные ножницы перемещаются к ка­либровочным ножницам тянущим усилием полосы, которая движется со скоростью сварки. Отрезанный конец полосы остается между подающими роликами гильотинных ножниц. Длина обрезаемого заднего конца должна быть не менее 750 мм, чтобы обеспечить возможность его выброса назад подающими роликами. Вращением подающих роликов задний конец поло­сы выбрасывается из гильотинных ножниц.

После выброса заднего конца полосы и возвращения гильотинных нож­ниц в исходное положение включением привода правильной машины перед­ний конец следующего рулона подают в зону реза гильотинных ножниц на необходимую величину, после чего производят обрезку переднего «языка» полосы.

Включением привода правильной машины передний конец полосы подают в зону первого центрователя калибровочных ножниц. При подаче полосы толщиной до 8 мм необходимо приблизить гильотинные ножницы к калибровочным. Для полос толщиной более 8 мм эту операцию не произ­водят. Перемещением конусов разматывателя и центрирующими роликами осуществляют установку полосы относительно оси стана. После центриро­вания полосы включением вращения роликов правильной машины пере­дний конец полосы подают в зону калибровочного реза.

Подачу концов полос в зону калибровочного реза производят при визуальном наблюдении за их положением через окно в траверсе.

В зоне калибровочного реза концы полос зажимают прижимными бал­ками калибровочных ножниц, прижимами гильотинных ножниц и тормоз­ными валками суппорта. По окончании зажима производят калибровочный рез концов полос. Ширина отрезаемых полос при калибровочном резе дол­жна быть в пределах 80—150 мм.

По окончании калибровочного реза и поднятия прижимов за счет тя­нущего усилия полосы суппорт калибровочных ножниц с зажатой полосой передвигается в крайнее положение, при этом задний конец полосы дол­жен попасть в ось сварки.

Передний конец полосы при перемещении гильотинных ножниц по­дается в ось сварки. Затем производят зажим полосы прижимами калибро­вочных ножниц и зажимными балками, расположенными по обеим сторо­нам от оси сварки. После этого поднимают прижимы гильотинных ножниц и ножницы возвращают в исходное положение. Оборудование можно счи­тать готовым для выполнения поперечной сварки полос.

Сварку концов полос производят под флюсом марки АН-60 с исполь­зованием омедненной проволоки марок СВ-08 ГА, СВ-10 ГА на медной подкладке. Подкладка и концы стыкуемых полос должны быть очищены от масла, окалины и других загрязнений.

На станах сварка производится с установкой технологических планок размером не менее 120 70 мм, изготовленных из той же марки стали, что и свариваемые полосы. Допускается использование планок из других хорошо свариваемых марок стали. Толщина технологических планок должна соот­ветствовать толщине свариваемых полос. Технологические планки уста­навливают длинной стороной вдоль торцевых кромок полосы. Зазор между стыкуемыми концами полос должен быть постоянным по стыку полосы и находиться в пределах 0—1,5 мм. Стык планок должен служить продолжени­ем стыка конца полос. При отсутствии «зуба» на стыке разрешается уста­навливать одну технологическую планку.

Перед началом процесса сварки необходимо проверить параллельность стыка полос по отношению к направлению движения сварочного автомата. Отклонение электродов от оси стыка не должно превышать 1,5 мм. Сварка концов полос ведется на проход. Сварка начинается и заканчивается на технологических планках на расстоянии 60—80 мм от кромки полосы. Режи­мы сварки устанавливаются согласно таблицам в зависимости от толщины листа. Отклонение скорости сварки от заданной допускается в пределах ±0,1 м/мин. При получении некачественного сварного шва шов вырезают и переваривают повторно. После выхода поперечного шва из стыкосварочного агрегата убирают с полосы остатки флюса и шлаковую корку.

При отсутствии полосы в стане подача ее (при толщине менее 10 мм) до формовочного устройства осуществляется в следующем порядке:

- центрируют передний конец полосы при выходе его из пятивалковой правильной машины;

- прижимают полосу калибровочными ножницами и тормозными вал­ками;

- стыкосварочный агрегат подают к дисковым ножницам;

- поднимают прижимы калибровочных ножниц;

- тормозными валками полосу подают в толкающие валки и далее в
формовочное устройство.

При отсутствии полосы в станах в случае необходимости после подачи ее до дисковых ножниц рекомендуется задавать полосу при помощи «иглы» следующим образом:

- в толкающие валки со стороны дисковых ножниц подают «иглу»
(полоса металла шириной 200—300 мм);

- приваривают к «игле» передний конец полосы;

- подают полосу толкающими валками в формовочное устройство.

По мере выхода «иглы» из толкающих валков ее разрезают на куски. При этом необходимо предохранять поверхность толкающих валков от на­липания металла.

При перевалках стана (на другой диаметр или другую ширину поло­сы) новую полосу приваривают к предыдущей, режимы сварки устанавли­вают для более тонкой из двух свариваемых полос. Для получения необхо­димой постоянной ширины полосы производят обрезку ее боковых кромок на дисковых ножницах, а затем с помощью кромкообрабатывающих роли­ков окончательно прикатывают кромки.

Для центрирования полосы по оси стана при ее подаче в дисковые ножницы служат центрирующие ролики. Настройку центрирующих роли­ков производят при переходе с одной ширины полосы на другую, при этом устанавливают каретки центрирующих роликов симметрично относитель­но оси стана на требуемую ширину полосы, а горизонтальные направляю­щие ролики — с зазором 5—10 мм от поверхности полосы для обеспечения прохода поперечного сварного шва.

При настройке дисковых ножниц станины устанавливают так, чтобы расстояние между верхними ножами соответствовало требуемой ширине полосы и ножи были расположены симметрично относительно оси стана. Верхние направляющие ролики, укрепленные на траверсе, устанавливают равномерно по всей ширине с зазором 10—20 мм от поверхности полосы. Замену ножей производят по утвержденному графику, внеплановая замена — в случае появления на кромках полосы дефектов вследствие затупления или выкрашивания ножей. При этом вновь устанавливаемые ножи должны быть того же диаметра, что и работающие.

Обрезанную на дисковых ножницах кромку разрезают кромкокрошительными ножницами на куски, которые по наклонным желобам попадают в короба.

После обрезки боковых кромок полосу на станах подвергают оконча­тельной правке на семивалковой правильной машине.

Обрезанная полоса подается в кромкообрабатывающие ролики. По­верхность кромок после обработки должна быть без вмятин, раковин и заусенцев. Величина раскатываемого слоя кромкообрабатывающими роли­ками должна составлять 0,5—1,0 мм на сторону.

Перед подачей в формовочное устройство полоса должна быть уста­новлена симметрично относительно оси стана центрирующими устройствами перед и за толкающими валками.

В соответствии с диаметром трубы, шириной и толщиной полосы оп­ределяют угол формовки а по технологическим таблицам. Для диаметров труб, толщин стенок и ширины полосы, не указанных в таблицах, угол формовки вычисляют по формуле

;

где В_л -- ширина полосы после кромкообрабатывающих роликов; - средний диаметр трубы; D_ном — номинальный наружный диаметр трубы; — номинальная толщина ее стенки;

При спиральной свертке трубной заготовки усилие формовки ре­комендуется определять по формуле, предложенной Н. А. Грум-Гржимайло:

,

где — относительный радиус ; k₀ - относительный модуль упрочнения, зависящий от механических свойств деформируемого металла и характеризующий интенсивность его упрочнения [ (П -модуль упрочнения, определяемый по диаграмме истинных напряжений при растяжении)]; с — постоянная, учитывающая влияние коэффициента трения/между металлом и рабочей поверхностью инструмента .

Поворот формовочного устройства производят на угол формовки и перемещают его относительно правого края ленты. Указатель установки фор­мовочного оборудования должен показывать по шкале расчетный угол фор­мовки и ширину полосы после кромкообрабатывающих роликов согласно таблицам. Точную установку формовочного оборудования контролируют ви­зуально по положению сварочной проволоки первой головки относительно правого края ленты. Передние и задние формовочные кассеты должны быть установлены симметрично относительно оси формовочной части стана в соответствии с диаметром труб. Все ролики формовочного устройства дол­жны быть установлены на угол формовки. Ролики калибровочной пары ус­танавливают на 1—2° меньше угла формовки, а нижние формовочные кас­сеты — вдоль оси трубы так, чтобы каждая пара роликов кассет и соответ­ствующий ролик плеча находились примерно в одной вертикальной плос­кости, параллельно правой кромке полосы. Точную настройку кассет вдоль оси трубы производят после формовки первого витка по следам на поверх­ности трубы от роликов.

Формовочные кассеты 2 (см. рис. 18.9), формовочное плечо, кассеты формующего люнета, ролики регулирующего люнета и опорные ролики устанавливают в соответствии с картой настройки, разработанной на каж­дый диаметр трубы для каждого стана. Регулирующий люнет устанавливают по оси формовочного оборудования по рискам на станине, указатель поло­жения люнета при этом должен быть установлен на «О» по циферблату.

После вышеуказанных операций поднимают формовочное плечо и полосу заводят до формовочных роликов задней кассеты, плечо устанавли­вают в соответствии с требованием карты настройки стана и первый виток полосы заформовывают перемещением ее вперед.

На сформованном первом витке полосы 3 настраивают первую сва­рочную головку, по мере продвижения трубы последовательно — вторую сварочную головку и третью (в случае трехслойной сварки).

После получения трубы номинального диаметра необходимо настро­ить автомат регулирования сварочного зазора и слежения электродов пер­вой 4 и второй 5 сварочных головок за швом. При трехслойной сварке необ­ходимо настроить автомат слежения электродов третьей сварочной головки 6 за швом и оборудование системы слежения за положением третьей сва­рочной головки относительно «надира» трубы. Следует откорректировать настройку формующего и регулирующего люнета, кассет нижних формо­вочных роликов и суппортов калибровочных роликов. Все ролики формую­щего люнета должны касаться поверхности трубы номинального диаметра в нулевом положении регулирующего люнета. Нижний ролик регулирую­щего люнета устанавливают с зазором 5—10 мм от поверхности трубы. За­тем производят настройки периметромера.

При правильной настройке формовочного устройства в процессе про­изводства труб показатель положения регулирующего люнета должен пере­мещаться в пределах ±10 мм от нуля при номинальном диаметре трубы.

На поверхности трубы не допускаются царапины от неработающих роликов, задиры и другие дефекты. Правые крайние ролики в случае их выхода из строя подлежат обязательной замене. При работе кромкогибочных роликов допускается зазор между трубой и крайними роликами задней формующей кассеты.

При замене роликов нижних кассет непосредственно на стане диаметр устанавливаемого ролика должен быть равен диаметру соседних роликов ряда. При замене роликов на плече необходимо после их установки отрегу­лировать ролики по высоте так, чтобы рабочая поверхность роликов была на одном уровне. Замену роликов производят при поднятом плече. Пра­вильность установки роликов проверяют измерением расстояния от их ра­бочей поверхности до поверхности кассеты (плеча). Нажимные ролики по высоте настраивают на ремонтном участке при сборке кассет, а ролики плеча — непосредственно на стане.

Допустимая волнистость поверхности трубы от формовочных роликов не должна превышать 1—5 мм.

После полной настройки формовочного оборудования настраивают кромкогибочные ролики, которые должны быть установлены так, чтобы расстояния от центра правых и левых роликов до кромки полосы были одинаковы и составляли 50—60 мм. Установку роликов проверяют ежесмен­но во время остановки стана.

Правильность настройки кромкогибочных роликов по высоте прове­ряют по величине прогиба кромок у спирального шва трубы с помощью специального прибора. В процессе настройки роликов необходимо постоян­но контролировать величину превышения кромок на трубе. Превышение кромок устраняют, увеличивая или уменьшая подгибки кромок.

Предельные значения допусков по диаметру труб, изготавливаемых на станах 1-й линии, устанавливают в зависимости от изменения диаметра труб в термическом отделении и трубоотделки. На основании полученных данных об изменении диаметра труб в процессе термообработки мастер смены принимает решение об установке предельных значений допусков по диаметру.

При производстве труб без термоупрочнения допуски по диаметру на станах на 0,6 мм ниже номинального значения, с учетом раздачи труб при гидроиспытании. Допуски по диаметру для труб указаны в соответствую­щей нормативно-технической документации. Сварку спирального шва труб производят на стане одновременно с процессом формовки, она может вы­полняться двух- или трехслойной. Двухслойная сварка применяется при изготовлении труб с толщиной стенки от 5 до 12,5 мм: 1-й шов — внутрен­ний рабочий, 2-й шов - наружный рабочий через половину витка спира­ли, обеспечивающий перекрытие внутреннего сварного шва.

Внутренний шов сваривают двумя дугами. Сварка труб с толщиной стенки более 12,5 мм, а также при наличии требований технической документации для труб с толщиной стенки 10 мм и более трехслойная 1-й шов — внутренний технологический, 2-й шов — наружный рабочий через полвитка от технологи­ческого шва; 3-й шов — внутренний рабочий, обеспечивающий перекрытие швов.

Внутренний технологический шов сваривают одной дугой, а 3-й шов — двумя дугами. Сварка наружного шва при двух и трехслойной сварке производится одной дугой.

Для сварки спиральных швов труб применяют омедненную сварочную проволоку марок СВ-08 ГА, СВ-10 ГА диаметром 3 мм (для сварки внутрен­них швов) и диаметром 4 мм (для сварки наружного шва), сварочный флюс марки АН-60. При трехслойной сварке для сварки внутреннего технологичес­кого шва допускается использование сварочной проволоки диаметром 4 мм.

Сварку производят со смещением электродов в сторону, противопо­ложную вращению трубы. При наложении наружного шва сварка ведется «на спуск», при наложении внутреннего шва — «на подъем». Величины сме­щения и углы наклона электродов указаны в технологической таблице.

Технологический или первый рабочий шов сваривают на медной сва­рочной подкладке (башмаке), профиль рабочей поверхности которой дол­жен соответствовать диаметру трубы и углу формовки.

Во время работы стана необходимо постоянно следить за положением электродов относительно стыка кромок. Допустимое смещение электродов относительно стыка не должно превышать половины диаметра электрода. Направление по шву электродов первой технологической головки осуще­ствляется автоматом АРЗ-АСС-1 или вручную по световому указателю; элек­тродов второй сварочной головки — автоматом АСС-2 или вручную по световому указателю. Наведение электродов третьей сварочной головки на стык (при трехслойной сварке) осуществляется автоматом АСС-3 или вруч­ную по прогреву шва. Настройку и эксплуатацию автоматов, наведение элек­тродов сварочных головок на шов производят по инструкциям, а настройку системы слежения электродов 3-й сварочной головки за положением относи­тельно надира трубы — в соответствии с технологическими параметрами.

Дополнительно сварщик с помощью специального приспособления (типа циркуля) проверяет положение электродов наружной сварочной го­ловки относительно стыка кромок. Необходимый зазор между кромками регулируется автоматически прибором АРЗ-АСС-1 или визуально, вруч­ную, сварщиком первой головки поворотом трубы при помощи регулиру­ющего люнета.

Величина зазора по стыку кромок в месте сварки должна быть 0—1,0 мм. При искрении между контактными губками и проволокой в процессе свар­ки, а также при колебании напряжения, установленного при сварке, более ±3 В необходимо остановить стан и произвести замену или зачистку кон­тактных губок. Качество сварного шва должно отвечать требованиям ГОСТа или спецификаций, по которым изготавливают трубы. Ширина сварных швов должна быть: наружного 12—25 мм; внутреннего 12—28 мм.

При двухслойной сварке угол сдвига фаз между дугами первой сва­рочной головки должен быть 60°, при трехслойной — между дугами третьей сварочной головки 120°.

Изменение периметра контролируют по периметромеру, при незначи­тельных изменениях его корректировку производят соответствующим переме­щением регулирующего люнета в пределах установленного сварочного зазора.

Непрерывно движущиеся трубы на мерные длины режут плазменной дугой. При настройке установки для резки труб промежуточную подвиж­ную раму устанавливают так, чтобы ось тележки совпала с осью формовоч­ного устройства, затем заводят трубу в тележку и зажимают ее.

Несущий стол плазменной головки располагают по высоте так, чтобы головка находилась в плоскости горизонтального диаметра трубы и уста­навливалась так, что при подаче ее к трубе зазор между ее поверхностью и трубой составлял 10—12 мм.

В случае несовпадения начала и конца реза следует перемещением про­дольного суппорта вручную вывести конец реза на его начало. Несовпадение начала и конца реза на трубе (величина «зуба») должно быть не более 5 мм.

Для поддержания отрезанной трубы на стане и подачи ее к устройству для высыпания флюса служит выходная установка. Для ее настройки необ­ходимо с пульта управления выставить выходную установку по оси формо­вочного устройства, проконтролировать угол поворота по рискам, нане­сенным на дуге рейки выходного устройства, зафиксировать это положе­ние конечным выключателем, помещенным на этой же дуге. Поддержива­ющие и транспортирующие ролики выходной установки поворачивают на угол формовки. Установка угла поворота производится по рискам, нане­сенным на посадочные плиты роликов.

Электросварщик стана на наружной поверхности трубы (на первой линии на переднем, а на второй линии на заднем по ходу конце трубы) вдоль сварного шва в районе второго витка четко наносит «гудроном» сле­дующую маркировку: номер стана, смены, порядковый номер трубы, диа­метр, толщину стенки, марку стали, номер плавки. На противоположном конце трубы эту маркировку дублируют мелом.

Трубы, имеющие поперечный шов, рольгангами и транспортерами доставляют на участок сварки поперечного шва. Перед сваркой кромки ленты подвергают огневой зачистке.

Неустранимые дефекты на трубах вырезают на участке, где установле­ны два трубоотрезных станка с кислородно-ацетиленовыми горелками. Трубы длиной менее 8 м поступают на участок, где их сваривают попарно, так чтобы суммарная длина была не менее 10 м.

Трубы с поперечным и кольцевым швом и трубы, имеющие отметки ультразвукового дефектоскопа, транспортируют к рентгенотелевизионной установке. Если в сварных швах обнаруживают недопустимые дефекты, то такие трубы направляют на участок ремонта либо внутренних, либо на­ружных швов.

На участке наружного ремонта трубы перемещают с помощью косорасположенных роликов. Угол поворота роликов регулируют в зависимости от диамет­ра труб так, чтобы при их винтообразном перемещении был обеспечен удоб­ный визуальный осмотр сварного шва и выполнение ремонтных операций.

Отремонтированные трубы поступают к рентгенотелевизионной уста­новке и после контроля качества наружного шва — к трубоотрезным стан­кам. Для каждой группы станов предусмотрено четыре трубоотрезных стан­ка. Труба заходится в стационарном положении, а концы ее обрезают под углом 25—30° кислородно-ацетиленовой горелкой. Конец трубы отрезают за один полный поворот горелки вокруг трубы.

Кольцевое притупление шириной 1—3 мм на торцах труб выполняют на шлифовальных станках. На этом заканчивается технология изготовления спиральношовных труб.

Остальное оборудование: два гидропресса, две рентгенотелевизионные установки, два участка окончательного контроля, клеймения, маркировки и сдачи труб предназначено для контрольных и приемосдаточных операций.