Диссертация (Совершенствование технологии производства прямошоковых сварных труб для магистральных трубопроводов), страница 12

4.34.).Рис. 4.34.Поведение трубной заготовки на участке линейной формовкиИсходя из этого происходит излом при заходе в первую клеть с закрытымтипомкалибра.Данноеявлениеведеткдестабилизациипроцесса(Рис. 4.35, а, б).абРис. 4.35.Заход трубной заготовки в первую клеть с разрезной шайбойКромка трубной заготовки испытывает дополнительные воздействия состороны валкового инструмента, что приводит к повышенным деформациям инапряжениям до 650 МПа (Рис.

4.36.)93Рис. 4.36.Эквивалентные напряжения по Вон МизесуОбратные пружинения трубной заготовки приводят к повышеннымнагрузкам на валковый инструмент. При заходе в клеть появляется изгибзаготовки в прикромочной области, что ведет к чрезмерным деформациямкромки трубной заготовки, такая картина наблюдается на всем участке клетейзакрытого типа (Рис.

4.37.)Рис. 4.37.Картина предельных напряжений в трубной заготовке94При достижении сварочной клети материал трубной заготовки обладаетповышенными остаточными напряжениями из-за нестабильного процессаформообразования, которые достигают 750 МПа в прикромочной области(Рис. 4.38.).Рис. 4.38.Схождение кромок в сварочном калибреАнализфактическогоповеденияполосывлиниинепрерывногоформовочного стана при процессе формовки трубы диаметром 325 с толщинойстенки 8 мм на действующем стане “ADDA FER MECCANICA” (Италия)[15]применительнокпроизводственнымусловиямООО «Промышленно-Металлургический холдинг «Тагильская Сталь» показал, что в данных условияхпроизводство трубы из стали 09Г2С невозможно.Выводы по Главе 4:1.

Апробация модели непрерывной валковой формовки труб показаладостоверность результатов расчетов применительно к трубоформовочномуоборудованию, предназначенного для формоизменения трубной заготовкинефтегазового сортамента.2. На примере моделирования трех станов различных конструкций выявленыосновные причины возникновения брака и нестабильности процесса принепрерывной прямошовной формовке в станах различной конструкции.953.

Использованиетехнологическиемоделированияпараметрыпроцесса,позволяетатакжекорректироватьконструкциюсамогоформовочного стана для достижения стабильного процесса производства трубзаданного качества из заданных материалов для заданных типоразмеров труб безпроведения дорогостоящих исследований, требующих значительных временныхи материальных затрат.4. Выявлена нецелесообразность использования станов с технологией гибкойформовки для массового производства нефтегазопроводных труб, особенно в техслучаях, когда участки гибкой формовки встраиваются в уже существующиепроизводственные комплексы, где есть ограничения как по габаритам, так повозможностям проведения реконструкции используемого оборудования.96ГЛАВА 5.

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИОЦЕНКИ ФОРМОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯСВАРНЫХ ТРУБ НЕФТЕГАЗОВОГО СОРТАМЕНТАОбщимравномерногопринципомсворачиванияформообразованияполосывтрубнуюявляетсязаготовкуобеспечениевкаждомтехнологическом переходе. Выбор числа операций зависит от многихпараметров - размеров получаемой трубной продукции, от требуемых допусковна конечную продукцию, от механических свойств материала и так далее.Определение длинны участка формовки, количества клетей, калибровкирабочего инструмента является трудоемким процессом, поэтому анализтехнологического процесса формообразования целесообразно проводить спомощью математической модели процесса непрерывной прямолинейнойформовки. В главе 4 приведены примеры таких исследований по выборупараметров формовочного стана калибровки валкового инструмента и схемформообразования и их влияние на качество формуемой трубной заготовки истабильность процесса.Насегодняшнийденьинженеры-трубникипроектируютпроцессформообразования трубной заготовки основываясь на критерии минимальныхрастягивающих деформаций прикромочной области.

Считается, что именноминимальные растягивающие деформации определяют качество получаемогоизделия и стабильность технологического процесса[23]. Поэтому основнымспособом изменения технологии являлось изменение калибровки валковогоинструмента и иногда использование вспомогательного оборудования: эджеров,кромкогибочных клетей, роликовых проводок и т.п.На стабильность процесса непрерывной валковой формовки влияет целыйкомплекс факторов: помимо выше сказанных, ими также являются количествоклетей, длина формовочного участка, конструкция формовочного оборудования,ширина исходной заготовки, материал трубы, которые, согласно проведенныхисследованиям, являются наиболее важными для создания условий стабильногопроцесса формообразования трубной заготовки валковым инструментом.

При97этом приходиться разрабатывать технологию под уже имеющийся формовочныйстан и подбирать возможные конструктивные и технологические параметры[66–70].Однако сложившаяся ситуация на рынке, реконструкция существующихпроизводственных площадок, и накопившиеся знания о процессе требуетизменения общего подхода к проектированию формовочного стана.

Интереспредставляет определение технологических возможностей импортируемогооборудования при расширении сортамента как по размерам, так и по материалампредполагаемой продукции, которая возможно будет производиться исходя изтребований рынка.Исходя из рассматриваемых сценариев был предложено разделитьпараметры процесса непрерывной валковой формовки на конструктивные итехнологические.Таблица 6.Параметры влияющие на процесс формовкиКонструктивные:Технологические:Длина формовочного станаШирина исходной заготовкиКоличество клетейКалибровка валкового инструмента иКомпоновка оборудованияего позиционирование в клетиСхема формовки5.1.Оценка выбора технологических параметров процесса непрерывнойвалковой формовкиСтадии формовки на непрерывных валковых станах определяютсявыбранным характером и последовательностью изгиба полосы, учитывающимимеханические свойства металла, размеры заготовки, скорость формовки,требования к качеству сварного шва и другие факторы, обеспечивающиетехнологичность процесса и минимальные напряжения в полосе.В настоящее время применяют большое количество калибровокформующих валков, в связи с чем на однотипных станах для одинаковых98размеров труб формовочные валки имеют различные габаритные размеры иформу рабочего ручья.

Современные методики, предложенные Рымовым В.А.,Потаповым В.В. и Горбуновым В.В., подразумевают использование овальныхсхемнепрерывногоформообразованиятрубнойзаготовки,которыепредусматривали снижение значений продольных деформаций в клетяхзакрытого типа (Рис. 5.1.)[35, 40, 46].Рис. 5.1.Схема овализации (а) и изменение при этом формы поперечных сечений дляоднорадиусной (б) и овальной (в) схем сворачивания трубной заготовки[40]Использование противоизгиба в отечественной практике было предложеноинженерами-трубникамиизПАО«Северсталь»,которыепредложилииспользовать противоизгиб и эффект Баушингера для формообразованияприкромочной зоны трубной заготовки (Рис.

5.2.)[65, 71–74].Автором был проведен анализ ряда калибровок. При исследованииоднорадиусной калибровки, а именно такая калибровка является наиболеераспространённой, было отмечено, что при формовке ленты в цилиндрическуюзаготовку в открытых калибрах кромка ленты подвергается максимальнымрастягивающим напряжениям, что в дальнейшем приводит к превышениюдопустимого значения удлинения кромки полосы и негативно влияет на качествосварного шва, в результате чего может появиться такой дефект как непровар.Именнопоэтому,былиданырекомендациипонецелесообразностииспользования однорадиусной калибровки для труб среднего и большого99диаметра, хотя для формовки труб малого диаметра она дает хорошиерезультаты[55].Рис.

5.2.Схема формообразования трубной заготовки- ширина штрипса;ℎ- толщина; - радиус формовки прикромочного участка;- радиус формовки; - длина дуги формовки прикромочного участка; диаметр трубной заготовки[72]Особый интерес представляют исследования, проведенные на базеТЭСЦ-2 АО «Выксунский металлургический завод», о влиянии шириныисходной полосы на качество сварного шва[75]. Использование вышеописаннойматематической модели и измерениям геометрических параметров трубнойзаготовки на стане, позволили определить, что расчет ширины исходнойзаготовкисогласнорекомендацияминженеров-трубниковкомпании«Olimpia 80» приводит к проблемам с качеством получаемых труб: трещинысварного соединения, непровар, отклонение от формы профильных труб.100Была предложена корректирующая формула по расчету исходной ширинызаготовки с учетом осадки, обжатия и гибки полосы в клетях открытого изакрытого типа[64]:В = ∙ (н + ∆ ) + ∙ + ∙ 05 − ∙ − ∙ ,где(5.1) ∙ (н + ∆ ) – наружный периметр трубной заготовки на выходе изсварочной клети, мм;(k ∙ t) – величина осадки трубной заготовки в валках клетисварочной клети, мм;(ε ∙ PK05 ) – величина обжатия по наружному периметрузаготовки в группе клетей с закрытым профилем калибра, мм;(m ∙ t ) –изменение наружного периметра за счет гиба в группе клетей с открытымпрофилем калибра, мм;(t ∙ tanφ) – изменение наружного периметра за счет гибав группе клетей с закрытым профилем калибра, мм.В продолжение работы была предложена методика анализа калибровкивалкового инструмента трубоформовочного стана, которая позволяет решатьпроизводственные задачи и повысить качество получаемой трубной продукции.Исходными данными в данной схеме являются конструктивные параметрыпроцесса формовки трубной заготовки (Рис.