Производство труб

Горячекатаные трубы диаметром от 25 до 820 мм изготовляют при помощи attachment29различных станов: автоматических, пилигримовых, непрерывных, трехвалковых раскатных и др. Процесс производства труб выполняют следующим образом. На установку поступают цилиндрические заготовки небольшой длины, нагретые до температуры 1150 – 1280° С. На прошивном стане заготовку прошивают в толстостенную гильзу при помощи оправки, надетой на стержень.После прошивки заготовку вторично подогревают и раскатывают в трубу на неподвижной оправке, установленной в калибре двухвалкового стана. Для придания трубе круглой формы, уменьшения разностенности и улучшения качества поверхности трубу пропускают через обкатную машину, а затем через калибровочный стан, обеспечивающий получение окончательных размеров трубы по диаметру.

Холоднокатаные трубы получают прокаткой на станах холодной прокатки attachment31или при помощи сочетания процессов холодной прокатки и волочения. При изготовлении холоднотянутых труб используют холодное волочение. Холоднокатаные и холоднотянутые трубы изготовляют диаметром от 10 до 200 мм.

Электросварные трубы выпускают диаметром 8 – 1620 мм. Их изготовляют двух основных видов: прямо-шовными и спирально-шовными. При изготовлении электросварных труб применяют два принципиально отличных способа сварки: сварку давлением и плавлением.

Сваркой давлением изготовляют трубы диаметром 8 – 600 мм с толщиной стенки 0,5 – 12 мм из углеродистых и низколегированных сталей. К группе методов сварки давлением, применяемых при производстве труб, относятся: высокочастотная сварка токами повышенной частоты и радиочастоты; контактная сварка током частой 50 – 450 Гц; током повышенной и высокой частоты, а также выпрямленным током; стыковая сварка оплавлением и печная (кузнечная) сварка.

Из группы методов сварки плавлением на трубных заводах применяют дуговую сварку под флюсом и механизированную дуговую сварку неплавящимся электродом в среде инертных газов. Сварку труб диаметром от 426 до 1420 мм (прямо-шовных и спирально-шовных) выполняют под слоем флюса; тонкостенные трубы диаметром 15 – 460 мм из высоколегированных сталей с прямым и спиральным швом сваривают в среде защитного газа. Электросварные прямошовные трубы изготавливают с применением формовки на прессах или же сворачиванием трубной заготовки на пирамидальных вальцах. По первому способу технология изготовления состоит из следующих основных операций. Стальные листы после очистки правят на многовалковой машине и подают на кромкострогальные станки, где обрабатывают кромки листа под сварку. attachment33

Затем дробеструйной обработкой очищают примыкающие к кромкам поверхности листов от окалины и ржавчины и в валковой машине подгибают кромки листа.

Корытообразную заготовку передают на пресс, где ей придается U-образная форма, а затем на другом прессе заготовка приобретает цилиндрическую форму за счет обжатия в двух штампах-полуцилиндрах. Сформированные заготовки поступают на сварочный стан для автоматической сварки продольного шва трубы под слоем флюса. Сначала сваривают наружный, а затем внутренний слои шва (часто первым сваривают внутренний шов). Качество сварных швов контролируют автоматическими ультразвуковыми дефектоскопами или рентгеновским просвечиванием на рентгено-телевизионных установках, позволяющих получать изображение сварного шва на экране. После обрезки концов сварных труб и снятия на концах трубы усиления внутреннего шва на длину 200 – 300 мм трубы подвергают торцовке и экспандированию. Основные функции экспандирования: придание трубе круглой формы, снятие остаточных напряжений и деформаций, возникающих в процессе сварки, выравнивание внутренней поверхности (для труб с разной толщиной стенки) и предварительного испытания металла труб при напряжениях выше предела текучести.

Трубы большого диаметра могут быть изготовлены также из двух полуцилиндров, соединенных двумя продольными сварными швами.

attachment35Электросварные спиральношовные трубы изготовляют из непрерывной стальной ленты-штрипса при помощи двусторонней автоматической сварки под слоем флюса. Из разматывающего устройства полоса поступает в правильную машину, а затем на ножницы, где обрезаются начало и конец полосы, чтобы сварить конец предыдущей и начало следующей полосы. После сварки усиление шва сфрезеровывается заподлицо с основным металлом.attachment37 attachment39Далее полоса поступает в дисковые ножницы, где проводят обрезку кромки полосы до нужной ширины, а затем на строгальном станке обрабатывают кромки полосы под сварку. Полосу с готовыми кромками подают в формующую машину, принцип работы которой основан на проталкивании полосы через лабиринт или через улитку, из которых полоса выходит в виде завитой в спираль трубной      заготовки.

Сразу за формовочной машиной установлены сварочные головки для сварки внутри прихваточного технологического прохода 1, затем двух- или трехдуговой сварки проходов снаружи 2 и изнутри 3 спирального шва. Все головки закреплены неподвижно и выполняют автоматическую дуговую сварку под флюсом.

attachment40

Готовую трубу разрезают на отрезки мерной длины, которые подвергают испытанию и отделке, как и при изготовлении прямо-шовных труб.

При изготовлении спирально-шовных труб находят применение и другие способы сварки (высокочастотная сварка; тонкостенные трубы сваривают в среде защитных газов).

Высокочастотная сварка труб (Ø 36 – 529 мм). Сварные трубы малых и средних диаметров применяются в заводских технологических трубопроводах, в строительстве и в теплоэнергетике. Заготовкой трубы является полоса в рулоне, которая в процессе движения через систему фигурных роликов формуется в трубную заготовку под сварку одним продольным швом. В производстве труб весьма эффективна сварка токами высокой частоты (ТВЧ). В установках индукционной сварки труб при скорости процесса 120 м/мин (7,2 км/час) необходимо обеспечить разрезку трубы на мерные длины с периодичностью в 6 с. Высокую производительность обеспечивает метод разрыва труб с разогревом узкой перемычки кольцевым индуктором.

Печная сварка труб (Ø 6 – 114 мм). По скорости сварки непрерывный процесс печной сварки превосходит сварку ТВЧ. Этим способом изготовляют водогазопроводные трубы диаметром 6 – 114 мм из низкоуглеродистой стали. Горячекатанная полоса из рулона проходит разматыватель, правильную машину и гильотинные ножницы для обрезки концов под контактную сварку полос встык при смене рулонов. Далее полоса протаскивается через нагревательную печь при помощи формовочно-сварочного стана. Скорость сварки достигает 300 м/мин (18 км/час), причем производительность процесса может быть значительно повышена до 420 – 1200 м/мин. Сваренную бесконечную трубу режут в потоке пилой на мерные длины и затем по роликовому конвейеру передают к холодильнику, а после охлаждения — на отделочные операции.

Дуговая сварка труб неплавящимся электродом в инертном газе. Для изготовления труб из высоколегированных коррозионно-стойких сталей и цветных сплавов с толщиной стенки 0,2 – 5 мм применяют дуговую сварку вольфрамовым электродом в инертном газе. Кромки сформованной трубной заготовки оплавляют электрической дугой и затем сваривают давлением формующих валков или обе кромки сваривают дугой с образованием общей сварочной ванны. Недостатком метода аргонодуговой сварки является недостаточно высокая скорость процесса 0,5 …1.5 м/мин (30 – 90 м/час).

attachment42Стыковая контактная сварка труб сопротивлением. Контактную сварку сопротивлением на токе промышленной частоты также применяют для производства электросварных труб. К кромкам сформованной трубной заготовки сварочный ток подводят через электродные кольца, разделенные изолирующей прокладкой. Стык кромок между электродными кольцами нагревается до сварочной температуры, обжимается валками и электродными кольцами, образуя продольный сварной шов.

Роликовая контактная сварка плоскосворачиваемых труб (Ø до 400 мм). Сварные плоскосворачиваемые трубы применяют при прокладке промысловых и газосборных трубопроводов. Две стальные ленты из рулонов накладываются одна на другую и свариваются двумя продольными швами на роликовой контактной машине. По мере сварки трубная заготовка проходит правильное устройство и свертывается в рулон. Такие трубы могут иметь толщину стенок до 4 мм, диаметр до 400 мм и длину до 300 м. На месте укладки трубопровода рулон разматывают и раздувают трубу. Отдельные плети соединяют друг с другом сваркой плоских концов труб до их раздутия или с помощью фланцевых соединений.