Диссертация (Совершенствование технологии производства прямошоковых сварных труб для магистральных трубопроводов), страница 13

5.3).Исследованияпоказали,чтодляпроизводстватрубнефтегазовогосортамента рекомендуется к использованию нисходящая схема формовкитрубной заготовки из сталей повышенной прочности, таким образом реализуетсякалибровка на основе механических свойств и критерия прочности материала,выбранного в качестве критерия в главе 3[60].101Рис. 5.3.Схема выбора технологических параметров процесса при заданнойконструкции стана5.2.Оценка выбора конструктивных параметров формовочного станнепрерывной валковой формовки5.2.1.

Анализ влияния длины формовочного станаПри проектировании важно задать исходные конструктивные параметрыпроектируемого агрегата, в зависимости от заданного типоразмера трубнойзаготовки.Вглаве2,посвященнойанализутеоретическихосноввыборатехнологических параметров, были приведены методики для определенияотношения длины участка формовки, которая зависит от диаметра трубы.Как правило, основной целью приводимых методик является ограничениеудлинения кромок. Для больших агрегатов предназначенных для производстватруб для магистральных трубопроводов (номинальный диаметр трубы до 600102мм),спринятымотношением / ≥ 23 ,допустимылишьсамыенезначительные остаточные продольные деформации в кромках полосы.

Длятого чтобы при формовке относительное удлинение кромок не превышалоуказанного значения приходиться увеличивать длину стана. Простой расчет пометодике Б.Д. Жуковского не дает реального представления о поведении кромокв очаге деформации, так как данная методика основывается на допущении, чтотраектория движения кромки трубной заготовки представляет собой прямойотрезок, являющийся гипотенузой прямоугольного треугольника[20].Для оценки влияния длины формовочного стана на качество получаемойтрубной заготовки были проведены расчеты для различных вариантовконструкции стана. Была выявлена действительная зависимость максимальныхпродольных деформаций от длины формовочного агрегата для трубнойзаготовки диаметром 530 мм и толщиной стенки 10 мм (Рис. 5.4.). Характеркривой для различных маршрутов идентичен для любых материалов исоответствует уравнению: = 7 ∙ 1011 ∙ −2,756(5.2)Максимальные продольные деформации, %10987δ = 7·1011·L-2,75665432100500010000150002000025000300003500040000Длина формовочного стана, ммРис.

5.4.График зависимости максимальных продольных деформаций от длиныформовочного агрегата для трубной заготовки диаметром 530 мм и толщинойстенки 10 мм103Выявлено что только при соотношении ⁄ ≥ 40 удается добитьсякачественной трубной заготовки из марок сталей повышенной прочности.Однако при этом необходимо учитывать и компоновку формовочногооборудования стана[62].5.2.2. Пример влияния межклетевого расстояния в формовочном стане накачество трубной продукцииВ работах [65, 76, 77], посвященной исследованию влияния конструктивногоисполнения комплекса оборудования на стабильность процесса формовкитрубной заготовки, рассмотрены два стана непрерывной валковой формовки содинаковой длиной, но с различной компоновкой оборудования: они отличаютсяколичествомформовочныхклетейи,соответственно,межклетевымирасстояниями между ними.

В стане № 1 данные расстояния меньше, чем в стане№ 2.В результате моделирования с использованием математической модели былиполучены результаты, которые показывают, что увеличенные горизонтальныерасстояния позволяют металлу испытать обратное пружинение из-за упругихсвойств металла в пространстве между клетями, что приводит к увеличениюдеформаций прикромочной области полосы трубной заготовки (Рис.

5.5.).Рис. 5.5.Поведение трубной заготовки в стане №1При уменьшении межклетевого расстояния процесс становится стабильным ипротекает без ярко выраженных дефектов (Рис. 5.6.).104Рис. 5.6.Поведение трубной заготовки в стане №2Таким образом, при переходе на формовку из трубных марок сталейрекомендуетсявыставлятьформовочныеклетитакимобразом,чтобымежклетевое расстояние находилось в пределах:∆кл = .

. ∙ т5.3.(5.3)Разработка методики выбора конструктивных параметровформовочного станаВ настоящее время организация нового производства прямошовныхэлектросварных труб не является сложной задачей. На рынке поставщиковоборудования данного типа существуют десятки компаний, готовых предложитьсвои решения как в комплексе, так и для отдельных единиц оборудования.

Приэтом каждый из поставщиков указывает очень мало информации о возможностяхпоставляемогооборудования,зачастуюуказываетсялишьдиапазонтипоразмеров, по диаметру и толщине стенки, получаемых на данномоборудовании трубной продукции. Полученные в рамках данной работырезультаты позволяют создать методику выбора конструктивных параметры ивыявитьдиапазонприменениясуществующихформовочныхлинийтрубоэлектросварочных агрегатов, так и возможности их модернизации.Правильность выбора основных конструктивных параметров позволитзначительно снизить затраты на установку оборудования и избежать дальнейших105проблемприэксплуатации.Последовательностьпримененияметодикипредставлена на Рис.

5.7.Исходными данными является технологические параметры процесса. Наоснове данной информации определяется минимальная допустимая длинаформовочного стана для производства труб из сталей повышенного классапрочности. Выбор числа клетей и задания межклетьевых расстояний происходитна основе информации о материале трубной заготовки – марочный сортамент.При использовании сталей повышенного класса прочности рекомендуетсяувеличить число клетей согласно рекомендациям автора.

Выбор конструкцииформовочного оборудования осуществляется на основе типа производствапрямошовных электросварных труб: гибкое, предусматривающее быстрыйпереход от одного размера к другому и выпуску продукции небольшимипартиями, или массовое, при котором замена валкового инструмента происходитредко, а выпуск одного типоразмера не меньше 100 000 тонн трубной продукции.Рис. 5.7.Алгоритм выбора конструктивных параметров формовочного стана.В результате использования данной методики оценки формовочногооборудования есть информация не только о технологических параметрах стана,но и о его конструктивном исполнении1065.4.Методика исследований процесса непрерывной валковой формовкидля производства прямошовных электросварных трубКаждый из этапов исследований: расчет калибровки и математическогомоделирования позволяют получить рекомендации для разработки технологиипроизводства трубной заготовки на формовочном стане.

По мнению автора,осознанное применение исследований в рамках научно обоснованной методикипозволит в разы повысит эффективность и приведет к значительному снижениюзатрат на этапе освоения и дальнейшего производства новых типоразмеровпрямошовных электросварных труб.Алгоритм действий приведен на Рис.

5.8. На первом этапе необходимооценить конструктивные параметры получаемого трубного профиля (диаметр итолщина стенки) и формовочного оборудования: задаться количеством клетей иопределить какое межосевое расстояние между ними. На основе полученныхданных производится расчет калибровки валкового инструмента с учетомконструктивного исполнения оборудования – технологические параметрыпроцесса формовки.Выборконструктивныхпараметров•Длина формовочного стана•Количество клетей•Компоновка оборудованияВыбортехнологическихпараметров• Ширина исходной заготовки• Калибровка валкогоинструмента• Схема формовкиИсследование•МоделированиепроцессаРис.

5.8.Последовательность определения параметров процесса формовкиНеобходимо отметить, что для одного и того же типоразмера трубнойзаготовки могут применятся различные схемы калибровки, поэтому инженердолжен знать каким критерием качества в зависимости от материала необходимо107руководствоваться. При этом необходимо учесть способ задания исходнойплоской заготовки в формовочный стан.Обладая исчерпывающими данными о процессе формообразованиятрубной заготовки проводится математическое моделирование процесса сиспользованием представленной ранее модели.

Оценка результатов происходитна основе полученных данных о деформациях, напряжениях и контактныхвзаимодействиях. При неудовлетворительных результатах рекомендуетсяпрежде всего изменить схему калибровки валкого инструмента, а уже потомприбегать непосредственно к пересчету параметров калибровки. В редкихслучаях, необходимо внести изменения в конструкцию формовочного стана.Выводы по Главе 5:1.

Представлена логически обоснованная иерархия факторов, влияющих напроцесс формообразования трубной заготовки2. Научно обосновано использование критерия стабильности процессаформообразования прямошовных сварных труб в зависимости от свойствматериала заготовки, на основе которого определяются основные параметрыпроцесса- длина стана, количество клетей и конструкция валкового инструмента(калибровка). Определена рабочая область деформации при формообразованиитрубной заготовки большого диаметра в зависимости от свойств материалатрубы.3. На основе математического моделирования процесса непрерывнойформовки труб разработана методика исследований процесса непрерывнойвалковой формовки для производства прямошовных электросварных труб4.