Способ изготовления многослойных сварных труб

 

Изобретение касается изготовления труб специальной конструкции и может быть использовано при производстве труб для строительства мощных магистральных газопповодов. Цель изобретения - получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовления. При изготов лении труб заданного диаметра из полосы с заданной шириной и серповидностью для устранения погрешностей варьируют шаг навивки. При использовании навивки труб одновременно из нескольких полос в качестве последних применяют материалы с различными пластично-прочностными свойствами , 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 21 С 37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678000/27 (22) 23.03.89 (46) 07.12.91. Бюл. ¹ 45 (75) В. Ф. Кокшаров (53) 621.774.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 632446, кл. В 21 D 51/24, 1977. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СВАРНЫХ ТРУБ (57) Изобретение касается изготовления труб специальной конструкции и может быть использовано при производстве труб

Изобретение относится к области изготовления труб специальной конструкции и может быть использовано при производстве труб для строительства мощных магистральных газопроводов, Целью изобретения является получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовления.

Сущность изобретения -заключается в том, что при использовании полосы с заданной серповидностью (радиусом кривизны по ширине) геометрические параметры определяют из установленного оптимального . соотношения, а для компенсации погрешностей изготовления используют шаг навивки полосы.

На фиг. 1 представлена схема сворачивания трубы; на фиг. 2 — изделие, общий вид; на фиг. 3 — схема для определения геометрических параметров.

Соотношения между геометрическими параметрами полосы и трубы определяются

„„. ЫÄÄ 1696037 A l для строительства мощных магистральных газопроводов. Цель изобретения — получение заданных геометрических и прочностных параметров труб и снижение трудоемкости их изготовления, При иэгетей -. лении труб заданного диаметра из полосы с заданной шириной и.серповидностью для устранения погрешностей варьируют шаг навивки. При использовании навивки труб одновременно из нескольких полос в качестве последних применяют материалы с различными пластично-прочностными свойствами. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. из развертки одного витка трубы (фиг. 3), который представляет собой усеченный конус с основаниями, размещенными на шаг навивки.

Развертка одного витка — это. кольцевой сектор, дуги которого ограничены одинаковым центральным углом, Разница радиусов сектора равна ширине полосы В. На основании равенства углов имеет место равенство отношений длины дуги к радиусу. Размеры дуг равны длинам окружностей наружного

DH и внутреннего De диаметров трубы в отношении к косинусу углов подъема наружной и BHóòðåííåé спирали, Отношение имеет вид г - н 0в

R+ 8 R

После сокращений и преобразований

О и De R +  — R или

2дп B

Ов R

1б96037 таким образом

De=2 Рдп/В или Ье=2 Рд/t, где R — радиус серповидности полосы, д n — толщина стенки многослойной трубы; 5

t = В/n — шаг навивки спирали, Необходимую точность диаметра трубы получают из полосы, изготовленной по самым низким квалитетам точности за счет коррекции шага навивки. Величина коррек- 10 ции вычисляется по сумме частых дифференциалов всех параметров трубы и полосы и их предельных значений отклонений.

Спиральный сварочный шов в предлагаемой трубе нагрузку от кольцевых напряже- 15 ний не воспринимает, так как усилие направлено вдоль шва, Снижение требований к сварочному шву, более простая технология сварки нахлесточного шва rio сравнению со стыко- 20 вым, устранение нескольких операций приподготовке полосы перед ее сворачиванием, низкие требования к ее геометрическим параметрам позволяют значительно снизить трудоемкость изготовления трубы. 25

Основной причиной разрушения труб является низкая пластичность и вязкость зоны термического влияния сварочных соединений в сочетании с концентрацией напряжений, вызванных формой усиления 30 сварочного шва и неточностью сборки кромок полосы под сварку. Отсутствие указанных факторов при изготовлении по предлагаемому способу значительно увеличивает прочность. 35

Нагрузка от осевых напря>кений направлена нормально к сварочному шву и часть ее компенсируется силами трения между слоями трубы. Для полной компенсации осевой нагрузки и устранения осевых 40 напряжений со спирального сварочного шва ширину полосы. выбирают погследук>щему соотношению;

В ) D/8f(1 — и ), где 1 — коэффициент трения между слоями 45 трубы.

Приведенное соотношение вычисляется из условия превышения силами трения между слоями осевых напряжений. Для повышения производительности по предлага- 50 емому способу с использованием всех преимуществ непрерывной технологии трубу сворачивают одновременно из нескольких полос, на число которых увеличивают шаг навивки и радиус серповидности поло- 55 сы, при этом во столько же раз увеличивается производительность, Используя общий принцип направленного изменения свойств материалов путем составления композиций, можно улучшить экплуатационные свойства трубы за счет сворачивания ее из полос с различными пластично-прочностными свойствами, т.е. получить стенку трубы, армированную слоями с разными значениями вязкости и временным сопротивлением разрыву (фиг. 2).

Для осуществления способа необходимо по требуемому диаметру трубы и допустимому давлению определить параметры стальной полосы, Пример. При определении параметров полосы для изготовления по предлагаемому способу трубы диаметром 0 = 1000 мм на давление P = 10 МПа из стали с допускаемым напряжением o -- 250 МПа в начале из условия прочности трубы определяется mnщина ее стенки; д и = DP/2 О =20 мм.

Толщину полосы выбирают из первого ряда предпочтительных чисел и принимают д = 4 мм, тогда число слоев п = 5.

Ширину полосы определяют по приведенному соотношению при значениях коэффициента трения f = 0,2, тогда B) 780 мм, Ширину полосы выбирают также из первого ряда предпочтительных чисел и принимают

В = 1000 мм, Затем по приведенному соотношению определяют радиус кривизны полосы:

R = 0В/2 д n = 25000 мм.

Таким образом определяют номинальные геометрические параметры полосы (R =

= 25000 мм; В = 1000 мм; д = 4 мм) для изготовления пятислойной трубы диаметром 0 = 1000 мм, Далее для каждого параметра предельные отклонения размеров экономически целесообразно установить на основе специальных классов точности предельных отклонений, указанных в документе Ст СЗВ ЗО2—

76, По таблицам названного документа определяют предельные отклонения каждого размера:

D = 1000 мм, Л 0 = — 0,9 MM д=4 мм, Лд= — 0,12 мм

В = 1000 мм, Л В = — 9,0мм

R = 25000 мм, Л R = — 1000 мм

Шаг навивки полосы определяется из соотношения t = В/n = 200 мм.

Теперь необходимо определить, в каких пределах будет изменяться шаг навивки при, использовании его в качестве подвижного компенсатора погрешностей для достижения требуемой точности диаметра трубы.

Для этого с помощью полного дефференциала определяют предельное отклонение числа слоев навивки Л n: п =DB/2 Рд, 1696037 полный дифференциал л — в

0 без обрезки боковых кромок полосы и

AA=dп= с10+ dB— гог овки их под сварку, позволяет, снизить

DB ов энергоемкость и трудозатраты за счет и о2йд 2

dR — d пособа сварки и уменьшения массы подставляем значения и вычисляем

5 металла сварочного шва в 3 аза по

5 мет р по сравне4 п =5 . 10-з d D+ . -з нию с прямошовными и более чем в б раз по — 2 ° 10 4 d R — 1,25 d д = спиралешовными однослойными трубами тех же параметров.

К омет

10 о р ого, при использовании способа обеспечивается снижение затрат за счет бо-

045 " -0,0б лее низких требований к точности с и геометриТак как из л ческих парамет ов р рулонированной полосы ев трубы не олж условия проч ости 4utcllo слости путем снятия со маем для Л и должно быть меньше 5, прини- спиРального шва Раб

15 а очих напряжений. отклонение. и только положительное ф

1. тени я

Полный ифф пособ изгот . С овления многослойных ки и дифференциал для шага навив- сварных, труб, при которо б ом тру у сворачива1 В ют внахлест по винтовой спи а ли из полосы

ht= d t= — d  — — dn. с непрерывным радиусом кривизны по шип 2

20 ине от

По став и и р, лича ющийсятем,что сце д ляем значение и вычисляем лью

d т = 0 — =,, т.е. т = олучения заданных геометриче ских и прочостн ых параметров труб и с юкю<ы трудоемкости изготовления гео р еские

1 /, геометрические

Таким образом изменение шага навивки в пределах от 184,2 до 200 мм ком руют погрешности всей размерной цепи и

2 Кдп

° достигают требуемой точност ти диаметра

В трубы, где D — диаметр трубы, мм;

Затем рассчитывается шаг навивки для

 — радиус кривизны полосы, мм; конкретных текущих Отклонений кот установлены следующими: Л 0 = — 0 45 и — число слоев тр б — у ы;

=-06мм ЛВ= — 45мм Лй= — 500мм фф е ие числа слоев навивки Лп = 0 15025 ашаг = пи

35 грешностей геометрических парамет ов по-, 2. Способ поп, 1, отличающийс диаметр трубы D = = 99 тем, что, с ель, с целью устранения осевых напря9 84 MM.

40 на жений со спирального ш а шва, ширину полосы

Возможность реализации спо оба на

c08p8M8HHblx промышленных спиралешовных станах по упрощенной технологии, т СЛОЯМИ ТРУб

1696037

Составитель А.Сушкин

Редактор G.Юрковецкая Текред M.Ìoðãåíòàë Корректор О.Кундрик

Заказ 4255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101