Анализ современных методов получения сварных труб

Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Декабря 2010 в 08:50, реферат

Описание работы

В данной работе представлено краткое описание методов получения сварных труб, технические требования и сортамент сварных труб. Производство труб сваркой токами высокой.

Работа содержит 1 файл

КНИРС.doc

— 148.00 Кб (Скачать)

     Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Федеральное агентство по образованию

     Государственное образовательное учреждение

     высшего профессионального образования

     «Комсомольский-на-Амуре» государственный технический университет»

     Факультет  ИКП МТО

     Кафедра  МТЛП 
 
 
 
 

     КНИРС

     Тема: Анализ современных методов получения  сварных труб 
 
 
 
 
 

     Студент группы 3ОД-1      Петров С.И. 

     Руководитель  проекта      Симонов А.В. 
 

     2009

Технические требования и сортамент  сварных труб. 

     Сварные трубы изготавливают малых (5-114), средних (114-480) и больших (480-2520 мм) диаметров с толщиной стенки 0,5-28 мм.

     Сварные трубы малых диаметров применяют  в автомобильной и тракторной промышленности, сельскохозяйственном, энергетическом, химическом и нефтяном машиностроении, а также для изготовления трубчатых электронагревателей, велосипедов и в других конструкциях.

     Сварные трубы средних диаметров 159-480 мм используют для паропроводов низкого  давления, для газопроводов и нефтепроводов, а также для трубопроводов, при  изготовлении деталей конструкций различного назначения для мелиорации, водоснабжения, в коммунальном хозяйстве и т.д.

     Прямошовные и спиральношовные трубы большого диаметра предназначены для магистральных  трубопроводов газа, нефти, нефтепродуктов, а также для водо- и паропроводов низкого давления.

     Широкое применение сварных труб способствует их более низкая (на 15-20%) стоимость; по сравнению с бесшовными возможно в более короткие сроки организовать их производство при меньших капитальных  затратах с получением экономии металла за счет применения более тонкостенных труб.

     В мировом производстве труб доля сварных  труб составляет ~ 60%.

Сортамент сварных труб

Назначение D0, мм S0, мм Марка стали
Трубопроводы:

- промысловые

- сливные

- напорные промысловые

-магистральные

 одношовные

 двухшовные

 спиральношовные

 
60-114

89-168

114-325 

426-1320

1220-1620

До 2520

 
1-5

1-5

2-8 

5-12

6-23

До 28

 
08кп; Сталь  10;20

Ст2; Ст3; Ст4

15кп; 15пс; 20пс;20 

Ст2; Ст3; 14ХГС; 17ГС

17Г2СФ  и др.

То же

Сборные коллекторы для подачи нефти 144-377 2-10 15кп; 15пс; 20пс
Газовые магистральные линии 114-168 1-4 17Г1С; 09Г2СФ
Паропроводы низкого давления 60-114 1-4 08Г2СФ; 16ГАФ; 08Г2СФБ; 17Г1С
Оросительные  системы  20-120 3-8 Ст3; Ст2
Элементы  конструкций 80-160 0,8-1,5 08кп; 10пс; 08; 10
Трубы обычного назначения 8-530 1-15 08кп; 10пс; 08; 10
Сельхозмашиностроение 18-55 1-2 Ст3; 09Г2С
Глушители 8-70 0,5-2,1 20; 30; 40
Карданные валы 45-71 2,5-3,0 15; 20
Газоводопроводные 1/8//-4// 2-4 14ГН; 14ХГС
Трубы спецназначения 20-120 1-3 12Х18Н10Т
 

Сортамент и  предельное отклонение по диаметру сварных труб средних диаметров приведены ниже:

D0, мм S0, мм
, %
159-180 1,8-8,0 0,8
194; 203 2,0-8,0 1,0
219 2,5-9,0 1,0
245 3,0-9,0 1,0
273 3,5-9,0 1,0
351; 377 4,0-10 1,0
402; 426 4,0-12 1,0
476; 480 5,0-12 1,0
 

     Предельное  отклонение толщины стенки не должно превышать требований ГОСТ 19903-74 для  максимальной толщины листа нормальной точности. Допускается утолщение  стенки у грата на 0,15 мм. 
 

Производство труб сваркой токами высокой

(радиотехнической) частоты 

     Сварку  ТВЧ до 500 Гц применяют для  получения  труб диаметром 6-529 мм со стенкой толщиной 0,5-10 мм. Основные преимущества этого  способа: возможность значительного  увеличения скорости сварки труб (до 120 м/мин) из углеродистых и легированных сталей, цветных и редких металлов; получение труб с качественным швом из горячекатаной нетравленой ленты, значительное уменьшение расхода электроэнергии на тонну готовых труб; осуществление сварки труб из различных металлов на одном сварочном оборудовании.

     Применяют два способа подвода ТВЧ к  кромкам трубной заготовки –  контактный и индукционный (рис. 1 и 2).

     При контактном подводе тока большая  часть возникающей тепловой энергии  выделяется на поверхности торца  кромок трубной заготовки. При подводке ТВЧ  к кромкам свариваемой трубной заготовки с помощью пары контактов образуются два возможных направления тока: 1) от первого контакта ко второму по периметру трубы, 2) от первого контакта вдоль кромки трубы до точки сварки и вдоль противоположной кромки ко второму контакту – путь наименьшего электрического сопротивления. При высокочастотной сварке с контактным способом подвода ТВЧ, протекая по пути, параллельному кромкам трубной заготовки, разогревает их до температуры сварки. Шовсжимающие валки сдавливают и соединяют (сваривают) кромки между собой в пластическом состоянии. Однако при сварке труб диаметром менее 20-25 мм меньшее сопротивление может быть на пути тока по периметру трубы, а не вдоль кромок. В этом случае для обеспечения прохождения тока вдоль кромок свариваемой заготовки  внутрь последней в зону сварки помещают магнитный сердечник (ферритный стержень), увеличивающий индуктивное сопротивление по периметру трубы.

     

     Рис. 1.Схема высокочастотной сварки с  контактным подводом тока:

     1 – токоподводящие контакты; 2 –  трубная заготовка; 3 – шовсжимающие  валки; 4 – точка схождения кромок; 5 – возможные пути тока (пунктирные  линии).

     

 

     Рис. 2.Принципиальная схема радиочастотной сварки с индукционным подводом тока:

     1 – трубная заготовка; 2 – индуктор; 3 – точка схождения кромок; 4 – шовсжимающие валки. 

     При индукционном способе передачи энергии  сварку заготовки осуществляют кольцевым  или щелевым индуктором. Индуцируемый в заготовке ток, проходя по периметру, достигает максимальной концентрации на свариваемых кромках. Для усиления эффекта нагрева внутрь трубы обычно вводят магнитный сердечник, набранный из ферритных колец. 
 

     Технология  производства труб индукционной сваркой 

     Индукционная  сварка обеспечивает производство водо-газопроводных труб и труб нефтяного сортамента. Принципиальная схема индукционной сварки труб приведена на рис. 3.

     

     Рис. 3.Принципиальная схема процесса индукционной сварки труб:

     1 – трубная заготовка; 2 – индуктор; 3 – сварочные валки; 4 – трансформатор. 

     Кромки  трубной заготовки, сформированной из рулонной ленты, непрерывно движутся под индуктором, постепенно разогреваются  и при температуре сварки сдавливаются шовсжимающими валками. Для нагрева  применяют плоский индуктор с  магнитопроводом. Магнитный поток, создаваемый током индуктора, пересекает трубную заготовку перпендикулярно ее поверхности. Индуктируемый ток концентрируется под индуктором, течет вдоль кромок, нагревая их до температуры сварки.

     Подвод  энергии к трубной заготовке  осуществляется бесконтактным способом. Это позволяет изготавливать трубы из горячекатаной ленты без специальной обработки кромок.

     В зависимости от толщины стенки и  производительности стана нагрев кромок трубной заготовки осуществляется одним или двумя индукторами. Частота сварочного тока определяется в зависимости от применяемого материала заготовки и толщины стенки и должна обеспечить проникновение тока на всю толщину кромки трубной заготовки.

     В настоящее время в России применяют  следующие частоты сварочного тока в зависимости от толщины стенки трубы S: 

     S, мм……….1,5-4,0          3,0-7,0          5,0-10,0

     

, мм……….8000            2500               1000 

     Одним из важнейших параметров процесса индукционной сварки труб, влияющим на формирование шва и его структуру, является температура нагрева кромок: с повышением температуры уменьшается требуемое давление осадки и улучшается свариваемость металла.

     Исследованиями  установлено, что при температуре 1380-14200С окислы железа на кромках трубной заготовки находятся в жидком состоянии и при осадке легко выходят за пределы основного сечения свариваемых кромок. Большой градиент температур между нагретым и холодным участками трубной заготовки создают условия для преимущественной пластической деформации нагретых кромок непосредственно в стыке и околостыковой зоне, что обеспечивает получение качественного сварного соединения. Давление при этом должно быть в пределах 34,3-88,0 МПа, а величина осадки 0,7-1,3 от толщины стенки свариваемых труб.

     Нагрев кромок трубной заготовки при индукционной сварке осуществляется на сравнительно большом расстоянии. Расстояние от последней клети с разрезной шайбой формовочных станов до сварочного калибра достигает 3 м, вследствие чего станы очень чувствительны к настройке и качеству штрипса. Это часто приводит к изменению температуры и ее распределению на кромках по длине штрипса во время сварки, что в сильной мере влияет на качество шва.

     При ведении процесса сварки труб шовсжимающие валки установлены на определенном расстоянии друг от друга, поэтому увеличение температуры нагрева кромок снижает сопротивление осадки кромок трубной заготовки, что уменьшает давление на кромки и вызывает снижение прочности шва. Снижение температуры нагрева увеличивает давление на кромки, что способствует хорошему сжатию кромок, однако низкая температура не обеспечивает должной свариваемости из-за присутствия на кромках неоплавленных окислов.

     Регулировка усилия осадки кромок шовсжимающими  валками во время работы стана  снижает стабильность качества сварного шва и усложняет работу сварщика, поэтому необходимо вести нагрев кромок с неизменной температурой, что возможно благодаря установке на станах системы автоматического регулирования температуры.

     Для получения качественной сварки достаточно нагреть до сварочной температуры каждую кромку трубной заготовки на ширину 0,5-1,3 от толщины стенки. Зона нагрева зависит от ширины индуктирующего провода индуктора и времени нагрева. Зазор между кромками под индуктор должен быть минимальным. Наилучшие условия нагрева обеспечиваются при сжатых кромках, в этом случае объемы нагретого металла на каждой из кромок максимальны и наиболее высокая температура будет непосредственно на них.

     Практические  допуски по ширине ленты и допустимые усилия на разрезную шайбу последней формовочной клети затрудняют подводку под индуктор трубной заготовки с плотно сжатыми кромками. Однако необходимо обеспечить минимальный зазор между кромками, который не должен превышать 3 мм (рис. 4), при большем зазоре сложнее произвести равномерный нагрев, что приводит к увеличению расхода мощности.

     

     Рис. 4.Влияние зазора между кромками трубной заготовки на

     ширину  зоны нагрева:

     а – ширина индуктирующего токопровода; б – нормальный зазор между  кромками; в – большой зазор  между кромками. 

     При минимальном зазоре окалина, находящаяся внутри трубы, не будет притягиваться к индуктору, что предотвращает замыкания между индуктором и трубной заготовкой и тем самым увеличивает срок его службы.

     Кромки  трубной заготовки должны находиться строго в вертикальной плоскости под индуктором. Смещение разъема кромок относительно индуктора на 1,5-2 мм в ту или другую сторону приводит к неравномерному разогреву кромок и, как правило, к потере устойчивости в шовсжимающих валках в момент осадки и ухудшению качества сварного соединения.

     Для равномерного нагрева кромок при  максимальной эффективности индуктора  необходимо выдержать определенный зазор между кромками трубной  заготовки и индуктором (рис. 5). Пластины магнитопровода индуктора должны находиться точно в плоскости симметрии по отношению к нагреваемым кромкам.

     

     Рис. 5.Положение индуктора относительно кромок трубной заготовки

     Нарушение процесса нагрева кромок часто вызывается неправильной стыковкой ленты на стыкосварочных машинах, что приводит к неустойчивому положению кромок относительно индуктора и неравномерному их разогреву вследствие перекоса и смещения стыкуемых переднего и заднего концов ленты.

     При неравномерном разогреве кромок (рис. 6, а) даже в случае отсутствия смещения их в шовсжимающих валках, качество сварки снижается из-за различной деформации каждой из кромок (б). 

     

     Рис. 6.Сварной шов при неравномерном  нагреве кромок трубной заготовки 

     При нагреве кромок трубной заготовки  двумя индукторами необходимо вести  процесс сварки с минимальной  разницей между температурами кромок на выходе из первого индуктора и на входе во второй.

Информация о работе Анализ современных методов получения сварных труб