ватель, переворачивают и на второй сварочной установке также одновременно сваривают все стыки с Другой стороны. Далее полотнкще рольгангом подают в 10-метровые гибочные вальцы, где его вальцуют вдоль швов в обечайку. После сборки и двусторонней сварки продольного стыка обечайку подвергают калибровке в гибочных вальцах, затем устанавливают на роликовый конвейер, связывающий несколько рабочих

0 7474

а} 6)

Рис. 30, Схемы сборки толстостенных обечаек

мест, где вырезают отверстия для горловины и сливного прибора, собирают обечайку с днищами и т. д.

При изготовлении толстостенных сосудов (толщиной св. 60 мм) широко используют электрошлаковую сварку, обеспечивающую надежное проплавление всего сечения за один проход. Продольные швы толстостенных обечаек, как правило, выполняют электрошлаковой сваркой, В зависимости от размеров сосуда и имеющегося в наличии гибочного оборудования листовую заготовку гнут в нагретом состоянии вдоль длинной или вдоль короткой кромки листа. В первом случае уменьшается число более трудоемких кольцевых швов в сосуде, а во втором - менее трудоемких продольных. Схемы сборки обечаек с одним и двумя продольными стыками приведены на рис. 30, а и б соответственно. Зазор фиксируется приваркой скоб. Если Обечайку после выполнения продольных швов необходимо править, ее нагревают до 1000-1050° С, а охлаждение на воздухе при калибровке используют одновременно для нормализации.

Кольцевые швы выполняют многослойными сваркой под флюсом или электрошлаковой сваркой в один проход. Полное проплавление при многослойной сварке обеспечивают укладкой в разделку нескольких подварочных слоев с внешней стороны (рис. 31), зачисткой корня шва с помощью пневматического зубила или резака и наложением внутреннего подварочного шва. После этого производят многослойное заполнение места внешней разделки.

Сборка кольцевого стыка под электрошлаковую сварку должна быть достаточно точной, так как местная депланация криволинейных кромок

стыка свыше 3 мм может привести к нарушению уплотнения и вытеканию шлаковой ванны. Поэтому сборке предшествует обработка внешней и внутренней поверхности обечаек на участке шириной 70-100 мм от торца. Сбирают стык с помощью планок, которые устанавливаются на ребро поперек кольцевого стыка и приваривают к поверхности обечаек. Иногда скобы временного крепления дополнительно устанавливают внутри обечаек. При электрошлаковой сварке кольцевых стыков особое внимание уделяют заварке замка. Усадочную раковину либо выводят в специальный прилив в наружном ползуне или в медный кокиль, либо выплавляют и заваривают вручную. При выполнении продольных и кольцевых швов толстостенных сосудов начинают использовать способ вертикальной газоэлектрической

Рис. 31. Схема выполнения кольцевого стыка обечаек многослойным швом:

/ - основной наружной многослойной автоматической сваркой; 2 - наружной ручной подваркой; 3 - внутренней ручной подваркой

сварки в щелевую разделку. По сравнению с многослойной дуговой сваркой применение этого способа обеспечивает значительное уменьшение количества наплавленного металла, а по сравнению с электрошлаковой сваркой - более благоприятный термический цикл околошовной зоны. Экспериментально показано [17], что при использовании оригинального приема сварки горизонтальным лучом можно осуществлять электронно-лучевую сварку продольных и кольцевых стыков металла толщиной 250 мм и более при скорости сварки 2,5-5 м/ч. Однако для производственного применения этого перспективного метода еще требуются отработка некоторых технологических вопросов, а также создание вакуумных камер большого размера.

Рис. 32. Конструкция многослойного сосуда высокого давления:

/ - фланец; 2 - днище; 3 - центральная обечайка; 4 - спиральные слои; 5 - клиновидные вставки; 6 - кожух; 7 - продольный шов; 5, 10 - металл, наплавленный на кромку; 9 -- многослойный шов

При изготовлении барабанов котлов, сосудов высокого давления и реакторов большое значение имеет термическая обработка. Для сосудов из углеродистых и низколегированных сталей термическая обработка обязательна, если толщина стенок свыше 36 мм. Окончательная термическая обработка полностью сваренного сосуда ограничивается высоким отпуском, однако иногда требуется нормализация для улучшения структуры зоны шва. Для предотвращения деформаций от собственной массы, искажающих форму сосуда, при нагреве его до 900-1000° С в нем создают избыточное внутреннее давление углекислого газа 2-3 кгс/см. При этом предотвращается образование окалины на внутренней поверхности сосуда. Для термической обработки используют печи большого размера. Если сосуд не может быть подвергнут термической обработке из-за отсутствия печи требуемого размера или из-за необходимости выполнения монтажных стыков, то применяют местную или общую термическую обработку с использованием индукционных нагревателей,

Для предотвращения опасности хрупкого разрушения и уменьшения технологических трудностей при изготовлении весьма толстостенных сосудов (200- 400 мм) наиболее целесообразно изготовлять их многослойными - навивкой на основную обечайку толщиной 20-40 мм требуемого числа слоев рулонной стали толщиной 4-8 мм (рис. 32). В зависимости от рабочей среды центральная обечайка может быть двухслойной или из коррозионно-стойкой стали, а слои наружной части корпуса - из низколегированной стали.

Линия для изготовления многослойных рулонированных обечаек диаметром до 5 м на Уралхиммаше состоит из разматывателя рулона, подающих вальцев правильной машины, машины для обрезки и сварки концов полосы, отклоняющих валков и машины для намотки обечаек. После закрепления конца навитой полосы и сварки облицовочной обечайки торцы многослойной обечайки протачивают и подвергают наплавке слоем толщиной не менее 10 мм, который механически обрабатывают для получения требуемой формы разделки кромок. Кольцевые швы между обечайками, а также между обечайкой и днищем или фланцем выполняют многослойными. Кромки монолитных днищ и фланцев также иногда подвергают предварительной наплавке с целью исключения необходимости термической обработки после выполнения кольцевых швов. Сварочные напряжения в этих швах в значительной степени снимаются при обязательном приемочном испытании готового сосуда в результате нагружения внутренним давлением, превышающим рабочее,

СВАРНЫЕ ТРУБЫ

Трубы для магистральных трубопроводов выполняют дуговой сваркой под флюсом; шов располагают либо по образующей, либо по спирали. Из-за ограниченной ширины листов прямошовные трубы диаметром до 820 мм сваривают одним продольным швом, а при диаметре более 820 мм - двумя. Листы проходят обработку кромки и формовку. Листоукладчик по одному подает листы на рольганг,

Электродная продопока

Рис. 33. Схема выполнения наружного шва трубы на стане проходного типа

направляющий их на строгальный станок. Одновременная обработка обеих кромок листа до проектного размера со снятием фасок происходит при движении листа через станок. Формовку выполняют либо в формовочном стане, либо в поточной линии на трех рабочих местах, где сначала в валковом стане осуществляют подгибку кромок, а затем осуществляют предварительную гибочную и окончательную формовочную операции на двух прессах.

На Челябинском трубопрокатном заводе сварку прямошовных труб выполняют с двух сторон, причем наружный шов укладывают первым на стане проходного типа (рис. 33). При подаче в стан трубная заготовка надвигается на оправку /, подвешенную к направляющему ножу 4 и опирающуюся роликами на внутреннюю поверхность трубы 2, Движение трубы через стан со сварочной скоростью обеспечивается приводными горизонтальными валками стана, причем зазор между кромками по мере продвижения заготовки постепенно устраняется за счет бокового давления вертикальных неприводных валков; в зоне сварки

зазор отсутствует. Вытекание сварочной ванны предотвращается установленным на раме оправки / гусеничным башмаком 3. Сварка под флюсом производится двумя дугами, горящими в одной сварочной baniie, что обеспечивает хорошее формирование шва при скорости сварки 170-190 м/ч для стенок толщиной 7 мм и 115-135 м/ч для стенок толщиной 12 мм.

Трубы с двумя продольными швами собирают из двух предварительно отформованных корыт, подаваемых укладчиком на две параллельные нитки входных рольгангов сборочного устройства. Выравнивающим приспособлением кромки заготовок устанавливают в одной горизонтальной плоскости, и в takoim положении корыта рольгангами подаются в раскрытое сборочное устройство (рис, 34, а). Штоки 1 пневмоцилиндров (рис. 34, б), поворачивая рычаги 2, устанавливают заготовки в исходное для подачи в сварочный стан положение, образуя цилиндрическую трубу с вертикальным разъемом, задаваемым деталями 3 и 4. Собранная труба подается в сварочный стан упором цепного заталкивателя. При этом направляющий нож непрерывного стана для выполнения первого наружного шва

Рис, 34, Устройство для сборки трубы из двух корыт

попадает в зазор между верхними кромками корыт, направляя стык под сварочную головку. Сваренная первым наружным швом заготовка поворачивается разъемом вверх и по рольгангу поступает на стан для сварки второго наружного шва. Последовательно один за другим выполняют и оба внутренних шва. Приемы их выполнения такие же, как и для труб с одним швом. Для обеспечения требуемой формы поперечного сечения и допуска на диаметр трубы с прямым швом подвергают правке. Трубу заключают в толстостенную матрицу и уплотняют конусными заглушками по концам. Внутренним гидравлическим давлением создается раздача трубы до 1,0-1,2%, чем достигается правка трубы по всей длине и калибровка по диаметру.

Технология изготовления прямошовных труб диаметром 1220-1620 мм на Харцызском трубном заводе отличается от изложенной выше как порядком выполнения швов, так и приемами калибровки труб. Сборка трубы из двух полуцилиндрических заготовок завершается наложением технологического шва либо в среде СО2 одновременно шестью головками, либо сваркой ТВЧ. Под флюсом сначала выполняют внутренние швы, а затем наружные. Для автоматического направления электродов по стыку используют риски, нанесенные параллельно кромкам при их строгании. Калибровку труб осуществляют гидромеханическим экспандером путем последовательной раздачи по всей длине. Для этого трубу шагами надвигают на калибровочную головку экспандера. При неподвижной трубе шток силового цилиндра перемещает центральный граненый клин и раздвигает рабочие сегменты, обеспечивая раздачу участка трубы до заданного диаметра.

На трубных заводах фирмы Маннесман (ФРГ) используют листы большой ширины, что позволяет выпускать трубы диаметром 1420 мм с одним продольным швом.

Сборка и сварка труб из рулонной стали спиральным швом позволяет получать трубы любого диаметра независимо от ширины полосы. При использовании такого метода процесс изготовления осуществляется непрерывно, обеспечивая требуемую точность размера и формы труб без последующей калибровки. Схема стана [8] приведена на рис. 35. Полоса из рулона накапливается в компенсационной петле, обеспечивая непрерывность выполнения спирального шва при обрезке концов полос гильотинными ножницами, а также сборке и сварке их стыка. Спиральный шов выполняют сваркой под флюсом тремя сварочными головками. Две из них крепятся на общей штанге, вводимой внутрь трубы, третья головка расположена снаружи. Первый внутренний шов, приваривающий кромку полосы к сформованной трубе, имеет малое сечение и является технологическим. Его назначение - устранить возможность взаимного перемещения кромок и предотвратить вытекание сварочной ванны при выполнении наружного рабочего шва. Такая технология позволяет гарантировать отсутствие кристаллизационных трещин при сварке низколегированных сталей на скоростях до ПО м/ч. По сравнению с изложенным выше процесс изготовления спиральношовных труб диаметром 530-1420 мм на станах Волжского трубного завода является более совершенным. Фрезерование продольных кромок после обрезки их на дисковых ножницах,

Рис, 35. Схема стана для изготовления труб из ленты спиральным швом

более совершенное формующее устройство по принципу трехвалковых гибочных вальцев в виде обойм роликов и автоматическое поддержание требуемого зазора между кромкой полосы и кромкой сформованной трубы обеспечивают сборку и сварку стыка практически без смещения кромок. В процессе выполнения спирального шва осуществляется непрерывный контроль ультразвуком с автоматической маркировкой мест обнаруженных дефектов. Летучая установка, обеспечивающая механизацию обрезки, сборки и сварки концов полос, позволила обойтись без компенсационной петли. Схема такого агрегата, объединяющего гильотинные ножницы /, сварочную установку с калибровочными ножницами и суппорт /, показана на рис. 36, а и б. Концы полос 1 та 2 последовательно обрезаются ножницами / и закрепляются прижимами калибровочных ножниц (рис. 36, а). После выполнения калибровочного реза обоих концов сразу, передвижением суппорта до упора (рис. 36, б), задний конец полосы / устанавливается по оси канавки подкладки сварочной установки. Перемещением до упора гильотинных ножниц передний конец полосы 2 подается в сварочную установку с обеспечением требуемого зазора в стыке, концы полос зажимаются и производится сварка. При выполнении этих операций агрегат движется вместе с полосой 1, а затем отпускает ее и возвращается в исходное положение.

При увеличении диаметра магистральных трубопроводов требуется одновременное увеличение толщины стенки. Так как толщина полос рулонной стали не превышает 14 мм, то при диаметре 1420 мм и более трубы со спиральным швом приходится изготовлять из листовой стали. Непрерывный процесс изготовления спиральношовных труб диаметром до 2500 мм из отдельных листов осуществляется в специальном стане Волжского трубного завода. В этом стане листы предварительно попарно собирают и сваривают встык на неподвил<ной установке, а затем рольгангом подают в летучую установку, где укрупненная карта пристыко-

вывается к концу непрерывной полосы, подаваемой в формовочно-сварочное устройство.

При изготовлении сварных труб малых и средних диаметров используют непрерывные процессы. Из рулона лента разматывается, наращивается, формуется и, проходя сварочный узел, сваривается тем или иным способом. Наиболее

Рис. 36. Схема летучей установки для сборки и сварки концов рулонов

часто применяют сварку печную, ТВЧ. Для изготовления водогазопроводных труб диаметром 6-114 мм из низкоуглеродистой стали особенно эффективно использование печной сварки. Заготовкой служит горячекатаный штрипс в рулонах, схема непрерывного процесса сварки показана на рис. 37. По выходе штрипса из нагревательной печи его кромки 1 обдуваются воздухом из сопл 2 для удале-

Рис. 37, Схема непрерывного процесса печной сварки водогазопроводных труб

ния окалины и повышения температуры. В первой паре роликов 3 штрипс формуется, а во второй паре роликов 4 сваривается, причем вторичный обдув кромок из сопла 5 обеспечивает повышение температуры до 1500-1520° С. Скорость сварки достигает 300 м/мин. Производительность процесса может быть значительно повышена, если в состав агрегата печной сварки входит редукционный стан, работающий с натяжением. В этом случае скорость выхода труб из стана можно повысить до 420-1200 м/мин.