Анализ процесса производства труб профильных

№90-1,

технические науки

В статье рассмотрены основные этапы производства профильных труб горячекатным способом. Приведена IDEF0 модель процесса, выявлены моменты, требующие особого внимания со стороны персонала.

Похожие материалы

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:

  1. входной контроль материалов;
  2. подготовка полосы;
  3. изготовление трубы;
  4. приемочный контроль;
  5. ремонт труб (при необходимости).

IDEF0 модель данного процесса представлена на рисунке 1.

IDEF0 модель процесса производства профильных труб горяческатным способом
Рисунок 1. IDEF0 модель процесса производства профильных труб горяческатным способом

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:

  1. Качество упаковки. Рулоны полосы должны быть увязаны стальной лентой или проволокой и не иметь распущенных концов;
  2. Наличие сопроводительного ярлыка завода-изготовителя или маркировки полосы на наружном витке каждого рулона;
  3. Соответствие ширины, толщины и телескопичности рулонов требованиям указанных стандартов и ТУ (контроль выборочный, не менее двух рулонов от партии);
  4. Соответствие поверхности рулона требованиям указанных стандартов и ТУ;
  5. 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.
  6. 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.