Трубы по конструкции

Примечание. « x » — операция проводится обязательно; « - » - операция не производится; « + » — операция проводится при наличии дополнительных требований.

 

Станки с  фрезерной головкой применяют в качестве подрезных; конструкция их сложнее, чем резцовых подрезных станков, а производительность незначительно выше. Поэтому станки с фрезерной головкой широкого распространения не нашли.

Станки с  дисковыми головками (пилы) подразделяют на станки с металлическим зубчатым диском, с металлическим диском с заостренной режущей кромкой (пила трения) и с абразивным диском. Пилы имеют станину, привод диска, механизмы передвижения диска (механизм подачи) с гидравлическим или механическим приводом и приспособление для зажима трубы во время резания.

Пилы с зубчатым диском применяют для горячекатаных  и холоднодеформированных труб. Пилы этого типа имеют наивысшую производительность, однако значительный шум при резке  на этих пилах (возникающий от вибрации диска и самой трубы) приводит к замене их другими режущими средствами. При резке на пилах трения труба опирается на два опорных ролика и вращается (вследствие трения о трубу режущего диска); процесс резания происходит по периметру трубы. Необходимо отметить, что при резке тонкостенных труб происходит вдавливание кромок внутрь, что ограничивает применение этого метода. При резке труб на станке с абразивным кругом труба зажимается неподвижно; абразивный круг, кроме главного движения (вращения круга) и движения подачи, имеет еще качательное движение в плоскости, перпендикулярной к оси трубы. Это позволяет разрезать трубы больших диаметров. Подача, колебательное движение круга и зажим трубы осуществляются гидравлическими механизмами.

Огневую и плазменную резку используют для труб, прокатанных  на

пилигримовых станах, и электросварных труб большого диаметра.

Правка труб включает комплекс операций, необходимых для  устранения отклонений от прямолинейности  в продольном направлении (кривизны); в процессе правки может происходить некоторое исправление овальности труб. Основные методы правки (рис. 5): однократным (правильные прессы) или многократным (валковые правильные станы, правильные машины с вращающейся обоймой и роликовые правильные машины) упруго-пластическим изгибом, а также растяжением (правильно-растяжные машины).

Правильные  прессы (с механическим, гидравлическим или пневматическим приводом) применяют для правки тонкостенных круглых и профильных труб. Прессы снабжены приспособлением, кантующим трубу. Правка достигается упруго-пластическими изгибами отдельных участков трубы, уложенной на опорные подушки. Изгиб совершается штемпелем, действующим в направлении, противоположном направлению устраняемого искривления. По направлению движения штемпеля различают вертикальные, наклонные и горизонтальные правильные прессы. Качество правки на прессах зависит от квалификации правильщика.

Рис. 5. Схема  правки труб различными методами:

а — однократным  изгибом (правильный пресс); б-г - многократным изгибом (б — валковый правильный стан; в — машина с вращающейся обоймой; г — роликовая правильная машина): д — растяжением (правильно-растяжная машина); 1 — труба; 2 — опорные подушки; 3 — штемпель пресса; 4 — верхние валки; 5 — направляющий валок;

6 — нижние валки; 7 — подающий ролик; 8 — вводная проводка; 9 — вращающаяся обойма; 10 — втулка по оси трубы; 11 — втулка, эксцентричная оси трубы; 12 — выводная проводка; 13 — извлекающий ролик; 14 -- правильный ролик; I5 — зажимы

 

Наибольшее распространение получили валковые правильные станы, в которых получение прямолинейной трубы достигается многократным знакопеременным упруго-пластическим изгибом. Станы этого типа применяют для горячекатаных, сварных и холоднодеформированных труб диаметром до 700 мм. Применяют двух-, трех- и многовалковые правильные станы, в которых валки установлены под углом один к другому. Валки имеют форму гиперболоид вращения или бочкообразную. Одновременно с правкой в правильных агрегатах этого типа происходит уменьшение овализации трубы и удаление окалины с наружной и внутренней поверхности трубы; наружная поверхность также полируется.

Правильные  машины с эксцентрично вращающейся обоймой применяют для правки электросварных и холоднодеформированных труб малого диаметра (17—60 мм). При правке труб особо малых размеров применяют вместо обоймы изогнутую вращающуюся трубку, внутренний диаметр которой на 1,5—2 мм больше наружного диаметра трубы, подвергающейся правке. Такие машины при правке больших партий труб одного размера вследствие почти полной непрерывности процесса и возможной значительной скорости правки (20—60 м/мин) обеспечивают высокую производительность.

Роликовые правильные машины для труб обычно имеют две взаимно перпендикулярные группы консольных роликов с упругим калибром, равным диаметру трубы. Правка труб осуществляется за счет многократного упруго-пластического изгиба.

Применяют также правильные станы, сочетающие оба описанных метода правки: предварительная правка осуществляется в нескольких парах роликов, а окончательная — во вращающейся обойме.

Для правки труб сложных  профилей, а также некоторых круглых  тонкостенных труб применяют правильно-растяжные  машины (с подогревом и без подогрева  трубы). Такие машины малопроизводительны, и поэтому их используют только в  случаях, когда другие средства правки не эффективны.

Методы и оборудование для контроля качества труб

Для обеспечения соответствия качества труб требованиям ГОСТов и  различных дополнительных технических  условий в трубном производстве широко применяют различные методы контроля. Наряду с контролем качества готовых труб проводят также промежуточный (пооперационный) контроль, который позволяет обеспечивать высокое качество готовой продукции. Контроль качества труб проводят как готовых труб, так и выборочно (определенное число труб от партии). Выборочный контроль проводится обычно образцов труб разрушающими методами: стопроцентный контроль проводится неразрушающими методами. Обычно применяется сочетание различных методов контроля. Выбор методов контроля определяется в основном назначением труб; однако на методы контроля влияет также и способ производства труб (табл. 5).

К разрушающим  методам контроля относят механические (на растяжение, твёрдость и ударную вязкость) и технологические (на изгиб, раздачу и сплющивание) испытания, которые проводят в лаборатории на специальном лабораторном оборудовании. К нерачрушающим методам контроля можно отнести контроль геометрических   р а з м е р о в (при помощи измерительного инструмента или специальных приборов), контроль  к ачества поверхности (визуально или специальными приборами), испытание на сплошность (внутренним гидравлическим или пневматическим давлением), контроль качества шва (визуально или с помощью приборов), контроль качества резьбы (специальными калибрами) и взвешивание (поштучно или пакетом);

все эти операции производятся непосредственно в цехе.

Механические испытания (на растяжение и ударную вязкость) проводят или на отдельных образцах труб малого диаметра (холоднодеформированных или электросварных), или на образцах (плоских и круглых), изготовленных из труб в соответствии с действующими ГОСТами. Испытания на ударную вязкость проводят как при нормальных температурах, так и при пониженных. Испытания на твердость подшипниковых труб проводят непосредственно в цехе. Этому испытанию могут подвергаться все подшипниковые трубы. При производстве электросварных труб механические испытания шва труб осуществляют на кольцевых или поперечных образцах в зависимости от диаметра труб.

Испытание труб на изгиб  вокруг ролика заданного радиуса  в холодном (трубы диаметром до 60 мм) и в горячем состоянии (диаметром 60—114 мм), на раздачу внутренним конусом (конусностью 1:10 или 1 : 5) и на сплющивание служат проверкой пластичности труб. Для сварных труб эти испытания являются одновременно проверкой качества шва, так как разрушение образцов труб не должно происходить по шву. Для технологических испытаний применяют специальные масляные гидравлические прессы, устанавливаемые обычно в цеховой лаборатории, а иногда непосредственно в области трубоэлектросварочных агрегатов.

 

Таблица 5. Методы контроля качества труб

 

Методы контроля	Бесшовные
	нефтегазопроводные	для тепловых установок	подшипниковые	бурильные	обсадные	нержавеющие
Разрушающие методы Механические  испытания:
на растяжение	X	X	X	X	X	X
на ударную вязкость	X	X	-	X	X	-
на твердость	-	-	X	-	-	-
Технологические испытания:
на загиб	-	-	-	-	-	-
на раздачу	-	X	-	-	-	-
на сплющивание	-	X	-	-	-	-
Неразрушающие методы
Контроль геометрических размеров	X	X	X	X	X	X
Контроль нагрева поверхности	X	X	X	X	X	X
Испытание на сплошность	X	X	-	X	X	X
Контроль качества шва	-	-	-	-	-	-
Контроль резьбы	-	-	-	X	X	-
Взвешивание	X	X	X	X	X	X

 

Примечание:

« X » — выборочный контроль; « XX » -  100 %-ный контроль,

 « - »  - в контроле нет необходимости.

 

Контроль размеров труб при помощи контрольного инструмента, визуальный осмотр наружной и внутренней поверхности и визуальный осмотр шва (при производстве электросварных труб) проводят обычно одновременно на специальных инспекционных стеллажах, как при промежуточных операциях, так и при контроле готовых труб. Контроль наружного диаметра осуществляют контрольными скобами; толщина стенки — специальными контрольными шаблонами; внутреннего диаметра — шаблоном, длины — специальной линейкой. Для измерения размеров труб применяют также обычный универсальный измерительный инструмент: микрометры, штангенциркуль, рулетки и т. п. Для измерения наружного диаметра труб бесконтактными методами используют приборы различных типов, главным образом оптические и фотоимпульсные. Абсолютная погрешность измерения таких приборов составляет от нескольких десятых долей миллиметра до нескольких микрометров в зависимости от диаметра трубы. Скорость движения трубы достигает при этом 2,5 м/с. Для измерения толщины стенки труб наибольшее распространение получили ультра Звуковые и электроиндуктивные установки, дающие небольшую погрешность измерения и являющиеся наиболее простыми в эксплуатации. В особо тяжелых условиях (высокая температура, повышенная влажность и загрязненность) применяют для определения толщины стенки рентгеновские и радиоактивные установки. Длину труб измеряют контактными и бесконтактными приборами. Роликовые контактные измерители позволяют измерить длину трубы с точностью ±0,5—1,0 % при скорости до 3,5 м/с. Измерительные установки применяют как отдельно, так и в комплексе для измерения всех размеров труб одновременно.

При визуальном контроле наружной поверхности труб их перекатывают на столах с усиленным  местным освещением или перемещают по рольгангу с принудительным вращением вокруг оси трубы. При осмотре наружной поверхности электросварных труб одновременно осматривается наиболее тщательно сварной шов. Внутреннюю поверхность труб осматривают, устанавливая конец трубы у светящегося экрана, протягивая сквозь трубу электрическую лампочку или применяя перископы. При осмотре внутренней поверхности и внутреннего шва электросварных труб большого диаметра контролер на специальной тележке передвигается внутри трубы. Для визуального контроля внутренней поверхности труб всех диаметров (от 5 до 1420 мм) и длиной до 30 м используют оптические приборы — эндоскопы. В настоящее время применяют телеэндоскопы, имеющие существенные преимущества: увеличенное изображение, регулируемые яркость и контрастность изображения и возможность сопоставления с изображением-эталоном. Визуальные методы контроля наружной и внутренней поверхности трубы позволяют обнаружить только поверхностные дефекты. Применяемые в настоящее время ультразвуковой, магнитный, электроиндуктивный, рентгеноскопический, радиационный и другие методы контроля позволяют выявить не только поверхностные дефекты, но и дефекты, находящиеся на определенной глубине.

В настоящее  время широко применяют контроль швов рентгеновскими и и гамма-лучами. Различие в интенсивности радиактивных изотопов, прошедших через доброкачественный шов и дефектный участок, позволяет обнаруживать газовые поры, раковины и другие дефекты. В качестве индикаторов применяют рентгеновскую пленку и флюоресцирующие экраны. Применяют также приборы электроиндуктивного метода контроля, основанные на возбуждении вихревых токов в контролируемых трубах. Эти приборы используют для обнаружения главным образом подповерхностных дефектов (трещин, раковин, неметаллических включений и т. п.).

Широко применяют установки  комплексного контроля труб, позволяющие осуществить одновременно дефектоскопию труб (в случае необходимости — несколькими методами) и измерение геометрических размеров труб. При этом значительно повышается надежность контроля, сокращаются производственные площади, занимаемые контрольными установками, и повышается производительность труда обслуживающего персонала.

Широкое распространение  для проверки прочности труб и  сварного шва, а также герметичности  резьбовых соединений получили гидравлические испытательные прессы, в которых трубы испытывают внутренним давлением

 Рис =200 SR/Dвн, где S — толщина стенки, Dвн — внутренний диаметр трубы, мм;

Rис = (0,35 … 0,45) бв или R = (0,8…0,9)бт 

- допускаемое при испытании  напряжение;

 бв — временное сопротивление, МПа; бт — предел текучести, МПа.

Применяемые гидравлические прессы подразделяют на однопозиционные (предназначенные для испытания  одной трубы) и многопозиционные (предназначенные для испытания  нескольких труб одновременно).

При производстве труб большого диаметра применяют гидравлические прессы-экспандеры, которые позволяют, кроме гидравлического испытания, провести отделочные операции: правку и калибровку. Пресс-экспандер имеет, кроме силовых головок, калибрующие штампы. Труба поступает в пресс и силовые головки с обеих сторон раздают концы ее конусами, уплотняют, сжав трубу по торцам. Затем проводится наполнение трубы водой (эмульсией), штампы закрываются и давление в трубе поднимается до давления раздачи, обеспечивающего пластическую деформацию трубы. Труба в процессе раздачи калибруется, выпрямляется и укорачивается; силовьи и.товки следуют за торцами трубы. Затем давление снижается до испытательного, штампы открываются и специальные молотки обстукивают трубу во время выдержки под испытательным давлением. Необходимо отметить, что вследствие раздачи (экспандирования) при нагружениях, превышающих предел текучести, происходит изменение механических свойств металла (предела текучести и относительного удлинения) в результате наклепа. Поэтому выбор величины раздачи очень увязан с требуемыми механическими свойствами.