Диссертация (Совершенствование технологии производства прямошоковых сварных труб для магистральных трубопроводов), страница 11

4.17.).Рис. 4.17.Схема формовки трубной заготовкиИсходными данными для построения математической модели участка гибкойформовки стана явилась конструкция стана непрерывной роликовой формовки,выполненная согласно технологии FFX, общая схема и состав оборудования,которые представлены выше.Положениекаждогоролика(Рис.4.18)быловыбраносогласноразработанной заранее стратегии формообразования, трёхрадусная схемакалибровки трубной заготовки с применением противоизгиба в клетях первойгруппы: BD1-BD4. Применение данного приема обусловлено использованиемэффекта Баушингера, что позволяет осуществить требуемое изменениепоперечного сечения заготовки в последующей группе клетей CL.82Рис.

4.18.Схема возможного расположения валкового инструмента участка гибкойформовки[13]Были созданы модели как для переходов BD, так и для переходов RVS и CL.Принцип формовки приведен в Главе 1. В результате была создана модельвиртуального стана непрерывной формовки NAKATAFFX203-530 АО «ВМЗ»(Рис. 4.19.)[18].Рис. 4.19.Компоновка стана непрерывной валковой формовки 203-530 NAKARAFFX АО«Выксунский металлургический завод»[18]834.2.2. Анализ результатов моделирования процесса формовки трубнойзаготовкиВ результате расчетов процесса формовки были обнаружены изломы кромкитрубной заготовки в межклетевом пространстве. Возможной причиной ихобразования являются знакопеременные нагрузки, которые возникают врезультате пружинения трубной заготовки в межклетьевых промежутках ивыбранной схемы сворачивания.

Ниже представлена картина напряженнодеформированного состояния, на которой отображена область «зарождения»излома прикромочной области трубной заготовки в межклетьевом промежуткеBD2 – BD3 (Рис. 4.20) с последующим его формированием BD3 – BD4 (Рис. 4.21)и увеличением BD4 – RVS (Рис. 4.22).Рис. 4.20.Картина напряженно-деформированного состояния трубной заготовки припроизводстве труб диаметром 530 мм с толщиной стенки 6 мм в межклетьевомпромежутке BD2-BD3 [18]Рис.

4.21.Картина напряженно-деформированного состояния трубной заготовки припроизводстве труб диаметром 530 мм с толщиной стенки 6 мм в межклетьевомпромежутке BD3-BD4 [18]84Рис. 4.22.Картина напряженно-деформированного состояния трубной заготовки припроизводстве труб диаметром 530 мм с толщиной стенки 6 мм в межклетьевомпромежутке BD4 – RVS [18]При производстве данной трубы в формовочном стане NAKATAFFX 203-530АО «Выксунский металлургический завод» данный дефект был выявленвизуально (Рис. 4.23.).Рис. 4.23.Излом кромки в межклетевом пространстве BD4 – RVS [18]Для устранения данного нарушения геометрии кромки было предложеноизменить схему формоизменения трубной заготовки: вместо схемы формовки «спостоянной точкой кромки» использовать комбинированную – приближенную к85схеме «с постоянным центром масс» для клетей PR1 – BD4.

Это позволилосоздать незначительное натяжение кромки за счет увеличения траектории еедвижения и «с постоянной точкой кромки» для клетей RVS – CL3. Также былопредложено изменить положение боковых роликов клетей BD3 и BD4 с цельюуменьшения распружинивания трубной заготовки во время процесса формовкиза счет увеличения пятен контакта.

Данные выводы были подтверждены назаводе TMK-IPSCO в Канаде[65]Послепроверкиматематическоговыдвинутыхмоделированиягипотез,основанныхпроцессаформовкинаирезультатахпрактическихиспытаниях, были подобраны такие настройки участка стана NAKATA, прикоторых достигается стабильный процесс формообразования трубной заготовкидиаметром 530 мм и толщиной стенки 6 мм (Рис. 4.24.).Рис. 4.24.Картина напряженно-деформированного состояния трубной заготовки припроизводстве труб диаметром 530 мм с толщиной стенки 6 мм в межклетьевомпромежутке BD3-BD4 после оптимизации [18]Проведено моделирование поведения трубной заготовки и характерараспределения деформаций на каждом этапе формообразования на формовочномстане NAKATAFFX 203-530 АО «ВМЗ», с помощью которого был обнаруженизлом в фактическом протекании процесса гибкой формовки.Были выявлены причины возникновения брака и даны рекомендации повнесению необходимых изменений в расположение валкового инструментаучастка формовки NAKATAFFX для обеспечения стабильного процесса икачества получаемой трубной заготовки.864.3.Исследование трубоформовочного оборудования ADDA FERMECCANICA Нижнетагильского трубного завода «Металлинвест»По запросу Нижнетагильского трубного завода «Металлинвест» для новогоформовочного оборудования итальянской фирмы ADDA FER MECCANICAбыли проведены исследования процесса формообразования с помощьюматематическогомоделирования,анализавозможностейконкретногопромышленного оборудования, в том числе конструкции самого стана икалибровки рабочего валкового инструмента для производства прямошовныхсварных труб на заводе ООО «Промышленно-Металлургический холдинг«Тагильская Сталь».Необходимо было выявить причины неработоспособности стана припроизводстве труб нефтегазового сортамента диаметров 325 мм с толщинойстенки 8 мм и дать рекомендации по его реконструкции.4.3.1.

Конструкция формовочного станаКонструкция формовочного стана трубоэлектросварочного агрегата 355,производства “MECCANICA ADDA FER” (Италия) (Рис. 4.25.) представляет изсебя комплект клетей, где условно линию формовки можно разбить на триучастка: клети с открытым типом калибра, линейная формовка и группа клетейс закрытым типом калибра[15].Рис.

4.25.Схема формовочного стана ТЭСА 355 «ADDA FER MECCANICA»87Три клети открытого типа (1), традиционной конструкции расположены другза другом. Последней клетью является клеть №3 с консольным расположениемвалков. Далее идет участок линейной формовки (2), который представляет собойдве линейные роликовые проводки, расположенные с внешней стороныотносительно трубной заготовки, предназначенные направлять металл трубнойзаготовки, предотвращая пружинение.Роликовые обоймы состоят из 25 цилиндрических валков диаметром 104 мми располагающиеся друг относительно друга на некотором расстоянии. Третий,участок формовки состоит из 4 клетей закрытого типа (3): три –четырехвалковые, последняя двухвалковая шовнаправляющая предназначеныдля задания трубной заготовки в последующую за ними сварочную клеть(Рис.

4.26.), обеспечив тем самым плавный заход прикромочных участков вобласть сварки кромок и получения конечной продукции –трубы.Рис. 4.26.Клеть шовнаправляющаяКалибры клетей открытого типа №1 и №2 выполнены по однорадиуснойсхеме. Предполагалось, что деформация в данном случае равномернораспределена по всей ширине трубной заготовки.Клеть линейной формовки представлена в виде комплекса роликов,базирующийсянадвухлинейках-направляющих,положениекоторых88регулируется двумя опорами, которые можно устанавливать, как по высоте, таки сводить-разводить относительно оси прокатки (Рис. 4.27.).Рис.

4.27.Схема клети линейной формовкиТаким образом, исходя из представленной конструкции формовочногооборудования, предполагалось возможным производить трубы нефтегазовогосортамента диаметром 355 мм и толщиной стенки 8 мм и стали 09Г2С,соответствующей классу прочности К52.4.3.2. Анализ процесса формообразования трубной заготовкиНа основе исходных данных о конструкции клетей и применяемоговалкового инструмента была разработана электронная модель формовочногостана, в рамках которой была реализована стратегия формообразования трубнойзаготовки(Рис.моделирования4.28.),котораятехнологическогоиспользоваласьпроцессадляматематическогоформообразованиятрубнойзаготовки при условии симметричности (расчет проводился только дляполовины трубной заготовки).Для получения трубной заготовки диаметром 325 мм и толщиной стенки 8мм использовалась сталь 09Г2С класса прочности К52, предел прочностикоторой составляет 510 МПа, предел текучести – 345 МПа, а относительноеудлинение – 20%.

Расчет проводился для данного маршрута формообразования(Рис. 4.29.).89Рис. 4.28.Схема расположения валкового инструментаРис. 4.29.Схема формообразования трубной заготовки.Согласно разработанному маршруту было выбрано положение валковогоинструмента в каждой клети и рассчитаны параметры настройки расположенияроликовых проводок оборудования линейной формовки.На первом этапе очень важно оценить, как происходит вход исходнойзаготовки - плоский штрипс в первую формовочную клеть (Рис. 4.30.)90Рис. 4.30.Формообразование в первой формовочной клетиУже в первой клети наблюдается излом прикромочной области за счетинтенсивного задания материала заготовки в калибр. Формообразованиепроисходило по всей ширине одним радиусом.Перед захождением во вторую формовочную клеть материал трубнойзаготовки «релаксирует» после снятия нагрузки, это проявляется в видеэлементов «провисания» кромки в пространстве между формовочными клетями1 и 2 (Рис.

4.31, а, б).абРис. 4.31.Зона пружинения в межклетевом пространствеПри данной схеме формообразования трубной заготовки в клетях открытоготипанаибольшиенапряжениеприкромочного участка (Рис. 4.32.).возникаетнавнутреннейповерхности91Рис. 4.32.Напряженно-деформированное состояние трубной заготовки в клетяхоткрытого типаПри этом прикромочные области остаются практически плоскими из-заупругих свойств используемого материала.В промежутке между 2й и 3й клетями напряжения в кромке достиглизначений свыше 510 МПа, что свидетельствует моменту необратимыхпластических деформаций (Рис. 4.33.).Рис. 4.33.Достижение кромкой трубной заготовки допустимых напряженийВалковый инструмент клети линейной формовки был установлен в станетаким образом, чтобы обеспечить плавное задание трубной заготовки впоследующую группу шовнаправляющих клетей (клети с зарытым типомкалибра). Поведения материала трубной заготовки на данном этапе формовки92выражено явной недоформовкой и планшетностью участков периметра(Рис.