способ электродуговой сварки спирально-шовных труб
Классы МПК: | B21C37/08 изготовление труб сваркой или пайкой швов B21C37/12 изготовление труб или металлических шлангов со спирально-расположенными швами B23K9/18 дуговая сварка под флюсом B23K101/06 трубы |
Автор(ы): | Лубе Игорь Иванович (RU), Машинсон Израиль Зиновьевич (UA), Челышев Валерий Валентинович (RU), Пермяков Игорь Львович (RU), Вятченников Владимир Владимирович (RU), Лючков Анатолий Демьянович (UA), Кардаев Николай Евгеньевич (RU), Ринная Наталья Николаевна (UA) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-04-14 публикация патента:
27.09.2008 |
Изобретение относится к трубному производству, а именно к производству сварных спиральношовных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов. Из полосы путем непрерывной формовки получают трубную заготовку. Выполняют электродуговую сварку под слоем флюса наружного и внутреннего спиральных рабочих швов. Глубина проплавления внутреннего шва составляет 60-80% толщины стенки трубы. Высота валика усиления внутреннего шва Н не превышает полученного из выражения Н=0,8· ·К, мм, где - толщина стенки трубы в мм; К - коэффициент, находящийся в пределах 0,45-0,20 в обратно пропорциональной зависимости от толщины стенки трубы. Улучшается формирование внутреннего шва за счет оптимизации величины проплавления внутреннего шва и высоты валика усиления, обеспечивающее плавный переход последнего в основной металл.
Формула изобретения
Способ электродуговой сварки спирально-шовных труб большого диаметра, включающий непрерывную формовку полосы в трубную заготовку и электродуговую сварку под слоем флюса наружного и внутреннего спиральных рабочих швов, отличающийся тем, что внутренний шов выполняют с глубиной проплавления, составляющей 60-80% толщины стенки трубы, и высотой валика усиления Н, не превышающей 0,8· ·K, мм, где - толщина стенки трубы, мм;
К - коэффициент, находящийся в пределах 0,45-0,20 в обратно пропорциональной зависимости от толщины стенки трубы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при изготовлении спиральношовных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов.
Известен способ электродуговой сварки спиральношовных труб большого диаметра, включающий непрерывную формовку полосы в трубную заготовку, электродуговую под слоем флюса сварку наружного и внутреннего спиральных рабочих швов (В.Н.Зарицкий, Л.Б.Сабун, Ю.И.Райчук и др. Спиральношовные трубы для трубопроводов тепловых и атомных электростанций. М.: Энергия, 1980).
При этом, величины проплавления наружного и внутреннего швов не регламентируются и доля внутреннего шва (глубина проплавления) может достигать 0,90-0,95 толщины стенки трубы.
Большая глубина проплавления внутреннего шва предопределяет образование большой ванны расплавленного металла, что при последующем затвердевании способствует формированию сварного соединения с проседанием ("седловиной") в средней по ширине его части.
При формировании сварного соединения с "седловиной" увеличивается угол перехода валика усиления сварного шва в основной металл.
В описанном способе не регламентируется также высота валика усиления внутреннего шва.
В некоторых нормативных документах, например, ГОСТ Р52079-2003 "Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов", определена максимальная высота валика усиления внутреннего шва (3,5 мм) для труб всех толщин.
Большая высота валика усиления внутреннего шва является дополнительным фактором, способствующим образованию его неплавного перехода в основной металл.
В результате формируется сварное соединение с неплавным переходом валика усиления внутреннего шва в основной металл: угол перехода приближается к 90°.
При такой форме сварного соединения резко увеличивается концентрация напряжений в околошовной зоне.
В условиях статического и, особенно, циклического нагружения газонефтепроводов это приводит к снижению их конструктивной прочности.
В основе данного изобретения лежит решение задачи по улучшению формы сварного соединения путем оптимизации величины проплавления внутреннего шва и высоты валика усиления шва.
Поставленная задача решается тем, что в способе сварки спиральношовных труб большого диаметра, включающем непрерывную формовку полосы в трубную заготовку, электродуговую под слоем флюса сварку наружного и внутреннего спиральных рабочих швов, величина проплавления внутреннего шва составляет 60-80% толщины стенки трубы, а высота валика усиления внутреннего шва "Н" не превышает полученного из выражения:
H=0.8· ·K (мм), где
- толщина стенки трубы в мм;
К - коэффициент, находящийся в пределах 0,45-0,20 в обратно пропорциональной зависимости от толщины стенки трубы (0,45 при минимальной толщине стенки трубы 6,0 мм и 0,20 при максимальной 18,7 мм).
Заявленные соотношения получены опытным путем.
Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является получение при сварке спиральношовных труб сварных соединений с плавным переходом валика усиления внутреннего шва в основной металл. Это достигается в результате уменьшения объема ванны расплавленного металла и оптимизации высоты валика усиления при выполнении внутреннего шва, благодаря чему формируется внутренний шов без седловины.
В соответствии с разработанным способом была изготовлена опытная партия труб размером 1420×15,7 мм из стали типа Х70.
Режимы сварки были подобраны таким образом, чтобы обеспечить заявленные соотношения.
В трубах отмечено хорошее формирование сварного соединения - валик усиления внутреннего шва имел плавный переход к основному металлу.
Глубина проплавления внутреннего шва находилась в пределах 0,72-0,78 толщины стенки трубы (т.е. в заявленных пределах 0,60-0,80), а высота валика усиления составляла 2,6-2,7 мм.
(Рассчитаем максимальную величину валика усиления шва согласно заявленной формуле для труб с толщиной стенки 15,7 мм.
Hмакс.=0,8·15,7·0,238=2,99)
Если глубина проплавления внутреннего шва была менее заявленной минимальной ее величины (например, составляла 0,56 толщины стенки), не обеспечивалось надежное перекрытие швов ( 2,0 мм). Формирование шва с седловиной происходило при величине проплавления внутреннего шва 0,84-0,86 толщины стенки и при высоте валика усиления внутреннего шва 3,4-3,5 мм.
Таким образом, предлагаемый способ сварки спиральношовных труб с заявляемыми величинами проплавления и высоты валика усиления внутреннего шва обеспечивает хорошее формирование внутреннего шва с плавным переходом валика усиления в основной металл.
Класс B21C37/08 изготовление труб сваркой или пайкой швов
Класс B21C37/12 изготовление труб или металлических шлангов со спирально-расположенными швами
Класс B23K9/18 дуговая сварка под флюсом