Меню

Технология производства труб малого диаметра

Способ изготовления труб малого диаметра

Владельцы патента RU 2437733:

Изобретение предназначено для повышения экономичности производства холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении. Способ изготовления труб малого диаметра с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0 включает холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров. Сокращение количества циклов волочения и уменьшение коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра обеспечивается за счет того, что волочение производят в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения регламентирован математической зависимостью, учитывающей величину усадки трубы по диаметру и другие параметры. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству, и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении.

Известен способ производства холоднодеформированных труб, включающий сочетание процессов холодной прокатки и волочения, с использованием валковых и роликовых станов холодной прокатки труб (соответственно ХПТ и ХПТР) и различных видов волочения — справочного и безоправочного, монолитного и роликового (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. — С.8, 117-120).

Недостатком данного способа при производстве труб малого диаметра является многоцикличность процесса, обусловленная тем, что размер внутреннего канала трубы на стадии прокатки ограничен из-за того, что применяемые оправки не способны выдерживать знакопеременные нагрузки при производстве труб внутренним диаметром 10 мм и менее.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ изготовления труб малого диаметра, включающий прокатку труб на станах ХПТ и последующее многократное безоправочное монолитное волочение до получения требуемых размеров (Технология и оборудование трубного производства. / В.Я.Осадчий, А.С.Вавилин, В.Г.Зимовец, А.П.Коликов. — М.: Интерметинжиниринг, 2007. — С.448). Маршрут прокатки в рассматриваемом способе выбирают в соответствии с известной зависимостью (Савин Г.А. Волочение труб. М.: Металлургия, 1993. — С.116)

где S1, S — соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

D1, D — соответственно требуемый и исходный диаметры трубы, мм.

Недостатком прототипа является необходимость в многократном повторении операций монолитного безоправочного волочения при производстве труб малого диаметра, что обуславливает высокий коэффициент расхода металла, большую длительность и стоимость производства в целом.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении количества циклов волочения и уменьшении коэффициента расхода металла при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающем холодную прокатку труб на станах ХПТ и последующее волочение до требуемых размеров, согласно изобретению волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения выбирают согласно следующей зависимости:

где S1, S — соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

ΔD — величина усадки трубы по диаметру, мм;

D — исходный диаметр трубы, мм.

Роликовое волочение в отличие от монолитного характеризуется более интенсивным увеличением толщины стенки трубы при изменении степени редуцирования. Интенсивное утолщение стенки трубы в процессе роликового волочения обусловлено меньшим, по сравнению с монолитным волочением, коэффициентом трения. Ввиду того что в предлагаемом способе в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаные трубы с меньшими диаметром и толщиной стенки, чем в известном способе, маршрут производства, рассчитанный по зависимости (2), включает меньшее число циклов волочения, что позволяет уменьшить коэффициент расхода металла, снизить длительность и стоимость всего производственного цикла.

Читайте также:  Внутренний объем профильной трубы

Предлагаемый способ был опробован на экспериментальной двухроликовой установке. Процесс редуцирования исходных холоднокатаных труб-заготовок размерами 14,0×1,5 и 14,0×1,0 мм из стали 08Х14МФ осуществляли до наружных диаметров размерами соответственно 9,0 и 7,0 мм с шагом редуцирования по наружному диаметру 1 мм.

Для получения сравнительных данных параллельно проводили процесс волочения труб-заготовок из той же партии по аналогичному маршруту в соответствии с технологией, применяющейся в способе-прототипе с монолитным волочением.

В ходе исследования после каждого прохода волочения определяли величину утолщения стенки трубы и осуществляли замер шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб. Полученные данные представлены в таблице.

Таблица
Результаты опытного волочения труб
Способ волочения Диаметр труб, мм Степень редуцирования, % Толщина стенки труб, мм Шероховатость, мкм
14,0×1,0 мм 14,0×1,5 мм наружная поверхность внутренняя поверхность
Роликовое волочение 13,00 7,14 1,03 1,55
12,00 14,28 1,14 1,70
11,00 21,43 1,26 1,85
10,00 28,57 1,43 2,05 0,71 2,15
9,00 35,71 1,62 2,17
8,00 42,86 1,82
7,00 50,00 2,07
Монолит
ное волочение
13,00 7,14 1,02 1,52
12,00 14,28 1,04 1,54
11,00 21,43 1,06 1,56 0,43 2,70
10,00 28,57 1,09 1,58
9,00 35,71 1,11 1,60
8,00 42,86 1,13
7,00 50,00 1,15

Из представленных в таблице результатов следует, что при осуществлении монолитного волочения с изменением степени редуцирования толщина стенки трубы увеличивается незначительно. В случае роликового волочения с увеличением степени редуцирования толщина стенки растет согласно следующей зависимости:

где S1, S — соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;

ΔD — величина усадки трубы по диаметру, мм;

D — исходный диаметр трубы, мм.

Результаты проведенного исследования также свидетельствуют об улучшении состояния наружной поверхности труб в обоих способах волочения по сравнению с холоднокатаной трубой.

Предлагаемый способ изготовления труб позволяет использовать в качестве заготовки для роликового безоправочного волочения холоднокатаную трубу меньшего наружного диаметра, что позволит сократить число циклов операции волочения. Это обусловлено тем, что при использовании трубы с меньшей толщиной стенки и соответственно большим размером внутреннего канала при том же наружном диаметре условие соблюдения минимального размера оправки выполняется при меньшем наружном диаметре.

Таким образом, при изготовлении труб, например размером 7,0×1,8 мм по технологии, осуществляемой в способе-прототипе, с применением монолитного безоправочного волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 14,0×1,7 мм. Для получения труб тех же размеров по предлагаемому способу с применением роликового волочения в качестве заготовки для волочения используют холоднокатаную трубу размером 12,0×1,0 мм, который выбирают согласно зависимости (2), что позволит исключить два цикла операции волочения, включающих в себя, в частности, забивку головок, нанесение технологической смазки, волочение труб, термическую обработку, правку, химическую обработку и тем самым снизить коэффициент расхода металла, сократить расходы по переделу и время производства труб.

Использование предлагаемого способа изготовления труб наиболее эффективно при производстве толстостенных холоднодеформированных труб малого диаметра, преимущественно с соотношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, и позволяет сократить количество циклов волочения и уменьшить коэффициент расхода металла.

Способ изготовления труб малого диаметра преимущественно с отношением наружного диаметра трубы к толщине стенки 2,5÷5,0, включающий холодную прокатку труб (ХПТ) на станах ХПТ и последующее безоправочное волочение до требуемых размеров, отличающийся тем, что волочение труб осуществляют в роликовой волоке без оправки, при этом размер труб для волочения устанавливают согласно следующей зависимости:

где S1, S — соответственно требуемая и исходная толщины стенки трубы, мм;
ΔD — величина усадки трубы по диаметру, мм;
D — исходный диаметр трубы, мм.

Читайте также:  Угольники для труб это

Источник

Как делают трубы: особенности производства бесшовных труб

Бесшовные трубы — это разновидность металлопроката, технология производства которого предусматривает отсутствие каких-либо швов по всей длине изделий. Такие детали не содержат и других соединений. Такие сплошные заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Поэтому производственный процесс получил название «прокатка».

Бесшовные трубы производят методами холодной и горячей прокатки на специальных станках

Особенности бесшовных изделий

Бесшовные трубы являются цельными изделиями и не содержат швов, а также других соединений. В первую очередь в зависимости от технологии производства бесшовные трубы подразделяются на два вида:

Также существуют цельнотянутые детали, которые относятся к особой группе бесшовного металлопроката. Такие изделия отличаются тем, что имеют толстые стенки.

Изделия, которые имеют шов, в свою очередь, выполняются с помощью двух основных методов:

  • сварка (заготовка сваривается по спирали);
  • фальцовка (согнутый лист закрепляется продольно специальным фальцем).

Полезная информация! Бесшовные трубы отличаются высокими прочностными характеристиками, поэтому их, как правило, используют в коммуникациях с высокими показателями давления.

Материалом для таких деталей в большинстве случаев выступает сталь. Это связано с тем, что этот материал обладает высокой прочностью. Рассмотрим и другие достоинства этих изделий:

  • высокий коэффициент теплопроводности;
  • низкий показатель линейного расширения;
  • антикоррозийная стойкость толстостенной продукции.

Бесшовные трубы отличаются более высокой стоимостью по сравнению со сварными

К основным недостаткам таких изделий можно отнести:

  • высокая стоимость;
  • сложный монтаж.

Для того, чтобы проложить коммуникацию из таких труб, важен правильный расчёт основных параметров. К ним можно отнести показатели сечения труб и толщину их стенок.

Эксплуатационная сфера

Бесшовные трубы используются в ответственных конструкциях, которые работают под высоким давлением. Для транспортировки токсичных веществ применяются преимущественно горячекатаные бесшовные изделия.

Кроме этого, изделия, выполненные методом горячей прокатки, широко эксплуатируются в автомобилестроении, авиации и т. д. А также используются для транспортировки агрессивных химических веществ и нефти (химическая и нефтяная отрасли).

Использование таких деталей также востребовано в коммунальной сфере. Из них монтируются различные хозяйственные коммуникации, которые осуществляют транспортировку горячей воды, холодной воды, газа, а также отвод стоков (канализационная система).

В угледобывающей сфере такие изделия используются для отвода пара и других продуктов от оборудования. Кроме этого, сплошные трубы используются в оборонной промышленности, кораблестроении, металлургии. Обширность эксплуатации бесшовных изделий объясняется их высокой надёжностью. Из них выполняются довольно сложные, с конструктивной точки зрения, коммуникации, которые используются в тяжелых областях производства.

Из бесшовных труб монтируют магистрали, работающие в особых условиях

Технология изготовления бесшовных труб с помощью горячей прокатки

Как делают бесшовную трубу с помощью метода горячей прокатки? Этот процесс сопровождается большими финансовыми расходами, поэтому стоимость таких изделий также является довольно большой. Рассмотрим поэтапно производство бесшовных труб, посредством наиболее популярного метода — горячей прокатки:

  1. На первом этапе происходит подготовительная работа. Заготовка подготавливается к последующей обработке. Заготовка является полым элементом, который имеет определённые показатели сечения и длины. Изготовление такой заготовки происходит из особого вида стали. Перед прокаткой этого первичного элемента, его нагревают до высоких температур (1180–1200 °C).
  2. На втором этапе выполняется формирование гильзы. Гильзу получают с помощью специального высокомощного сверла, которое пробуривает в заготовке отверстие определённых размеров. После завершения процесса деталь уже напоминает трубу, однако, не является окончательным продуктом.
  3. И, наконец, на третьем этапе происходит основной процесс — прокатка. Прокатка включает в себя ряд процессов: гильзу помещают на специальные прокатные станки, в состав которых входит несколько валиков, далее расположенная между двумя валиками гильза постепенно вытягивается в одном из направлений. Элементом контроля диаметра будущей трубы выступает специальный ограничительный элемент.

Обратите внимание! Для того, чтобы готовая труба соответствовала необходимым параметрам, вышеперечисленные манипуляции проводятся несколько раз, до получения нужного изделия.

А также стоит отметить, что производство бесшовных труб — сложный процесс, который требует соблюдения всех технических норм и правил безопасности. Производство бесшовного металлопроката выполняется только на специальных предприятиях, оснащённых всем необходимым для этого оборудованием.

Читайте также:  Как остановить течь из соединения труб

Горячекатаные трубы производятся по достаточно сложной технологии, требующей особого контроля

Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки

Холоднокатаные изделия отличаются высокими прочностными характеристиками, а также имеют идеально гладкую поверхность, что является очень важным фактором для различных коммуникаций.

Как делают трубы с помощью холодной прокатки? Рассмотрим поэтапно этот процесс:

  1. В первую очередь заготовка проходит комплекс мер по очистке. К таким мерам можно отнести:
  • очистка с помощью химических веществ;
  • протравливание.

Помимо этого, стоит отметить, что нередко заготовка обрабатывается фосфатами или медью, что повышает её прочностные характеристики. Впоследствии такие изделия имеют хорошую резистентность к деформации.

  1. Затем с помощью валиков происходит формирование круглого сечения. Стоит отметить, что угол поворота валиков может меняться, что, в свою очередь, влечёт смену калибра трубы.
  2. При выполнении круглого калибра трубы, обладающей большим диаметром, проводится дополнительная процедура — сжатие.

Холодная прокатка осуществляется при помощи вальцовочного станка

В случае необходимости уменьшения показателя сечения изделия, процесс повторяется, после чего необходимым условием является проведение дополнительных процедур — протравки и промывки.

Разновидности трубных изделий без швов

Бесшовные или литые изделия в первую очередь классифицируются по длине и бывают:

По ГОСТу существует чёткое подразделение бесшовных труб по размерам. Например, показатели сечения горячекатаных бесшовных изделий варьируются от 25 до 700 мм, а толщина их стенок может быть от 2,5 до 75 мм. Длина немерных деталей колеблется от 4 до 12 м. Холоднотянутые изделия имеют показатели сечения от 8 до 450 мм и толщину стенки — 20 мм. Длина холоднотянутых бесшовных деталей колеблется в пределах от 4,5 до 9 м.

Обратите внимание! Цельнотянутые трубы подразделяются на 4 основные категории, каждая из которых, в свою очередь, имеет по 4 подгруппы.

Цельнотянутые детали считаются наиболее надёжными, так как обладают самыми высокими прочностными характеристиками и выпускаются из литых заготовок. В процессе изготовления цельнотянутой трубы в монолитной заготовке выполняется отверстие, имеющее необходимые показатели сечения. Стоит также отметить, что в случае с цельнотянутыми стальными изделиями толщина их стенок составляет — 6–13 мм.

Кроме этого, все бесшовные изделия классифицируются в зависимости от марки стали. На сегодняшний день существует около 10 марок стали, из которых разрешено производить бесшовный металлопрокат.

Источник

Adblock
detector