Трубная продукция используется для строительства нефте- и газопроводов для передачи углеводородов на дальние расстояния и транспортировки сырой нефти и природного газа на короткие расстояния от скважины до перерабатывающих предприятий, резервуаров для хранения и центров загрузки и распределения сырья.
Производство профильных труб — трудоемкий процесс, который состоит из следующих основных этапов:
- входной контроль материалов;
- подготовка полосы;
- изготовление трубы;
- приемочный контроль;
- ремонт труб (при необходимости).
IDEF0 модель данного процесса представлена на рисунке 1.
Рассмотрим подробно процесс производства труб профильных горячекатным способом.
Исходной заготовкой для производства электросварных труб является горячекатная полоса в рулонах по ГОСТ 19903-74, ГОСТ 16523-97, ГОСТ 19904-90, ТУ 14-15-176-87, ТУ 14-1-2660-79, ТУ 14-1-3579-83 толщиной 1,2...4,0 мм. Размеры полосы и предельные отклонения размеров, химический состав, механические свойства, качества поверхности, маркировка и упаковка должны соответствовать требованиям указанных стандартов и технических условий.
Поступившая в цех полоса проверяется контролером ОТК. При этом должно быть проверено:
- Качество упаковки. Рулоны полосы должны быть увязаны стальной лентой или проволокой и не иметь распущенных концов;
- Наличие сопроводительного ярлыка завода-изготовителя или маркировки полосы на наружном витке каждого рулона;
- Соответствие ширины, толщины и телескопичности рулонов требованиям указанных стандартов и ТУ (контроль выборочный, не менее двух рулонов от партии);
- Соответствие поверхности рулона требованиям указанных стандартов и ТУ;
- Химический состав и механические свойства полосы принимают по сертификату завода-поставщика, которые должны соответствовать требованиям ГОСТ 380-88 и ГОСТ 1050-88 и указанных выше ГОСТ и ТУ.
- Рулоны полосы, не имеющие ярлыка или маркировки, складируются отдельно до установления марки стали и механических свойств.
При обнаружении отклонений от норм, установленных стандартами, полосу бракуют, о чем работник ОТК цеха составляет акт.
Толщина замеряется на расстоянии не менее 2 м от конца рулона и не менее 40 мм от кромки. Ширина полосы при изготовлении труб должна соответствовать размерам, указанным в стандартах. Для круглых труб ширина полосы указана в ГОСТ 10705-80 и ГОСТ 3262-75.
Отклонения по ширине полосы для всего сортамента выпускаемых профилей не должно превышать ±0,4 мм. Ширина измеряется на расстоянии не менее 2 мм от конца рулона.
Величина заусенцев на кромках не должна превышать 10% от номинальной толщины полосы для толщины 2,5 мм и менее, и 5% от толщины более 2,5 мм. Серповидность не должна превышать 10 мм на длине 3 м.
На поверхности рулонной стали не должно быть раскатанных пузырей, трещин, глубоких рисок и царапин, вкатанной окалины или раковин от окалины и раскатанных загрязнений. Допускается рябизна, мелкие царапины и риски глубиной не более половины допуска на толщину, а также зачистки глубиной не более допуска на толщину. Расслоение не допускается.
Далее рулонная полоса поступает в цех продольной резки. С помощью крана рулонную полосу устанавливают на опорные ролики разматывателя. Освобождают рулон от обвязочной ленты и подают передний конец рулона в сторону агрегата продольной резки. На нем обрезают концы рулона, а также нарезают штрипсы необходимой ширины. В целях экономии металла обрезь конца должна быть минимальной (определяется визуально по состоянию конца ленты). Штрипсы маркируются и хранятся в этом же цехе.
Затем по мере необходимости штрипсы поступают в цех изготовления труб. В нём обрезанные концы предыдущего и последующего рулонов зажимают в пневмозажимах стола стыкосварки и сваривают на трубоэлектросварочном стане. Сварку выполняют полуавтоматом в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С или СВ-08ГС по ГОСТ 2246. Ручную сварку выполняют электродами Э42, Э42А,Э46 по ГОСТ 9467 (для свариваемых полос толщиной 2...4 мм — диаметр электродов 3...4 мм). Грат, образующийся при сварке, удаляют шлифовальной машинкой. Полосу задают заусенцами вверх.
Непрерывную формовку полосы в трубную заготовку осуществляют в формовочных клетях стана. Формовочные валки устанавливают по расчетной схеме формовки для заданного типоразмера труб. Зазоры между рабочими поверхностями валков клетей с открытыми калибрами устанавливают равными толщине полосы по всему периметру. В закрытых калибрах согласно схемы формовки.
Сформованную трубную заготовку нагревают токами высокой частоты, подаваемым от высокочастотного сварочного генератора с помощью 3-х виткового индуктора. Разогретые до температуры сварки (1380...1450) кромки трубной заготовки сжимают в валках сварочного узла и сваривают.
Параметры процесса сварки не должны превышать следующих значений:
- анодный ток — не более 20А;
- сеточный ток — не более 5А;
- анодное напряжение — не более 10 кВ.
Указанные параметры позволяют обеспечивать скоростной режим сварки.
Для повышения КПД процесса сварки, внутрь трубы устанавливают ферритовый сердечник. Настройку сварочного узла осуществляют следующим образом:
- индуктор устанавливают на минимально возможном расстоянии от оси сварочных валков (100... 150 мм);
- ферритовый сердечник устанавливают на расстоянии 5...30 мм от оси сварочных валков (определяется визуально и по характеру нагрева кромок полосы);
- размеры индукторов и ферритовых сердечников в зависимости от размеров труб.
Образовавшийся при сварке наружный грат удаляют при помощи гратоснимателя. Резец гратоснимателя регулируют так, чтобы он не срезал тело трубы. Резец отпускают в рабочее положение только во время движения трубы с рабочей скоростью. Перед остановкой стана резец необходимо поднять. В конструкции предусмотрен подъем и опускание резцов автоматически, командой с пульта управления. Для срезания/снятия грата применяют несколько конструкций резцов:
- круглые вращающиеся резцы — изготавливают из быстрорежущей стали Р18;
- резцы с твердосплавной напайкой T1 5K6, ВК8 и другие.
В обслуживании проще резцы прямоугольные с твердосплавной напайкой. Допускается использовать насекатель наружного грата перед его срезанием. При этом необходимо следить за тем, чтобы насекатель не оставлял следы на трубе.
Сварку труб ведут с умеренным оплавлением. Правильность настройки стана и установленного режима сварки контролируют постоянно по виду наружного и внутреннего грата. Грат должен быть оплавленным и сплошным. Раздвоение стружки при снятии наружного грата является следствием недостаточного нагрева кромок, либо малого обжатия в сварочном калибре.
Сваренная труба охлаждается водой в коллекторе охлаждения. Охлажденную трубу калибруют по наружному диаметру в калибровочных клетях стана. Настройкой клетей обеспечивают получение прямолинейной трубы и ее свободный вход в трубоотрезной станок.
Качество сваренной трубы контролируется дефектоскопом. Труба, забракованная дефектоскопом, сбрасывается в карман брака. Готовую непрерывную трубу разрезают на заданные длины с помощью трубоотрезного станка. Разрезанные трубы транспортируются с помощью рольганга в карманы.
В ходе исследования процесса производства труб профильных горячекатным способом выявлены этапы и подэтапы, на которых закладывается качество готовой продукции. Следовательно, при производстве следует уделить им особое внимание с целью сведения вероятности появления брака к минимуму.