Спосіб виготовлення багатошарових труб

Винахід відноситься до трубного виробництва і може бути використаний для випуску труб великого діаметра для могутніх магістральних газопроводів і нафтової промисловості. Відомий спосіб виготовлення труб [1], при якому смугу подають під кутом до осі труби, що зварюється, формують, наближають попередньо сформовані крайки встик і зварюють струмами високої частоти, при цьому здійснюють попереднє формування передньої крайки за формою, заданою співвідношенням g = R × cos r де: r - перемінний радіус вигину крайки; R - початковий радіус вигин у крайки, що дорівнює радіусу тр уби; g - поточна умовна координата. Основним недоліком відомого способу є залежність якості труби від нестабільності геометричних і міцнісних параметрів смуги, що приводить до необхідності доробки смуги, яка навивається, і не дозволяє виготовити без розшарувань труби з кількістю шарів більше трьох. Відомий спосіб виготовлення багатошарових зварених труб [2], при якому трубу звертають нахлистом по гвинтовій спіралі зі смуги з безперервним радіусом кривизни по ширині, потім зварюють крайки смуги, який відрізняється тим, що з метою одержання заданих геометричних і міцнісних параметрів труб геометричні параметри смуги одержують зі співвідношення 2Rdn D= , B де: D - діаметр труби; R - радіус кривизни смуги; d - товщина смуги; n - число шарів тр уби; В - ширина смуги, B а крок навивки t = використовують як компенсатор погрішностей геометричних параметрів смуги. n При цьому з метою усунення осьових напруг зі спірального шва, ширину смуги визначають зі співвідношення D B ³ 0,125 f (1- n) де: f - коефіцієнт тертя між шарами труби. Недоліком даного способу є низькі міцнісні характеристики виготовлених труб при впливі осьових напруг, навантаження від яких спрямоване нормально до звареного шва і тільки частково компенсується силами тертя між шарами смуги. Відомий спосіб виготовлення багатошарової труби [3], що включає формування спіральношовної труби з заготовочної стрічки, з попереднім створенням на ній поздовжніх, паралельних крайкам смуг зі зміненою кристалічною структурою. Наявність такої смуги є бар'єром для розвитку лавинних тріщин, які виникають згодом у труба х, що знаходяться під постійним тиском робочого середовища. Однак відомий спосіб не дозволяє одержати досить високі міцнісні характеристики труби при впливі осьових навантажень, що виникають в умовах експлуатації. Найбільш близьким по суті і технічному результату, що досягається, є спосіб виготовлення багатошарової труби [4], що полягає в попередньому формуванні заготовочної смуги зі створенням на її поверхні гофрованих дільниць, наступної спіральної навивки заготовки і зварювання її крайок . Наявність гофрованих дільниць збільшує міцнісні характеристики труби в умовах експлуатації. Недоліком відомого способу є низька опірність матеріалу труби до критичних тріщин, що виникають у труба х, які експлуатуються при високих постійних тисках. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу виробництва багатошарових тр уб шля хом вибору східчастої форми профілювання заготовочної смуги й оптимальних розмірів ширини і висоти кожної сходинки, що дозволить сінергетично збільшити коефіцієнт тертя між шарами смуги, що навивається, і обмежити довжину лавинних тріщин, які виникають при експлуатації, що забезпечує високі міцнісні і технологічні характеристики труби. Поставлена задача вирішується таким чином, що в способі виготовлення багатошарових труб, що включає формування заготовочної смуги, згортання з неї спіральної трубної заготовки і її зварювання, відповідно до винаходу, заготовочну см угу формують з утворенням плоских поздовжніх східчастих дільниць з висотою, рівною товщині смуги S, з радіусом сполучення R, рівним радіусу скруглення крайок, при цьому ширину кожної дільниці Вn розраховують за авторською методикою: Bn = p × D × cos a × f (D, S, n), де: p = 3,14; D - зовнішній діаметр труби; a - кут формування; n - число східчастих дільниць. Застосування способу, що заявляється, забезпечує підвищення міцнісних характеристик труби, зменшення маси металу зварювального шва, можливість застосування смуг різної ширини. Між істотними ознаками винаходу й те хнічним результатом, який одержується, існує причинно-наслідковий зв'язок, реалізований за допомогою вибору оптимальної геометрії смуги, що забезпечує підвищення коефіцієнта тертя між її шарами, що значно збільшує жорсткість і міцність труби, а також, термін її експлуатації. Крім того, якщо і виникають руйнівні напруги в зонах зварених швів, тодовжина лавинного руйнування не перевищує довжини східчастої дільниці смуги що в n-раз менше, ніж у випадку намотування звичайної смуги. Таким чином, застосування способу, що заявляється, дозволяє одержати багатошарову тр убу, матеріал якої має малу довжину лавинного руйнування, а міцнісні характеристики якої значно перевершують аналогічні характеристики одношарових тр уб. Крім того, багатошарова тр уба може виготовлятися з більш дешеви х матеріалів. Суть винаходу пояснюється зображеннями, наведеними на фіг.1, 2. , На фіг.1 показаний поперечний розріз смуги, де Bn = 1 2... ширина n-ої східчастої дільниці; S - товщина смуги; R - радіус скруглення крайок, на фіг.2 - поздовжній розріз багатошарової труби, де D – зовнішній діаметр труби. Для здійснення способу необхідно по діаметру труби, який потребується, і припустимому тиску визначити параметри смуги, що навивається. Спосіб реалізується таким чином. Заготовочну смугу направляють у машину для здійснення гнуття і формують на ній поздовжні східчасті дільниці з радіусом сполучення R, висотою рівною товщині смуги S, а ширину дільниць розраховують за авторською методикою. Потім східчасту смугу звертають у спіральну тр убну заготовку і зварюють зовнішні і внутрішні шви. Приклад. Для виготовлення за способом, який заявляється, труби діаметром 1200мм на тиск 10МПа зі сталі з припустимою напругою s = 250 МПа спочатку з умови міцності труби визначили товщину її стінки, що склала 20мм, а потім вибрали кількість шарів, товщин у смуги і кут формування. Потім за авторською методикою розрахували кількість ступеней на смузі. При товщині стінки труби, що дорівнює 20мм, товщина смуги дорівнює 4мм. Кількість дільниць склала 5. Експериментальні дослідження показали, що міцнісні характеристики такої труби значно перевищують міцнісні характеристики спіральних тр уб, що виготовляються за прийнятою технологією. Таким чином, спосіб, який заявляється, дозволяє підвищити міцнісні характеристики труб, що виготовляються, і, відповідно, збільшити термін їх експлуатації. Джерела інформації: 1. Авт. свід. СРСР №1590149, МПК5 В21С17/12, 1990. 2. Авт. свід. СРСР №1696037, МПК5 В21С37/12, 1991. 3. Авт. свід. СРСР №1579598, МПК5 В21С37/12, 1990. 4. Авт. свід. СРСР №1620172, МПК5 В21С37/12, 1991.