Выпрямление бесшовных стальных труб

Изгибная деформация бесшовных стальных труб (высокочастотная сварка ERW-, сварка под флюсом LSAW и т. д.) по существу обусловлена ​​неравномерным распределением внутренних напряжений + асимметрией внешних силовых/тепловых воздействий. Основные влияющие факторы можно разделить на четыре категории:

1. Сырье и присущие ему стрессовые факторы.

• Остаточные напряжения стальной полосы при прокатке: Неравномерное охлаждение и деформация во время прокатки приводят к остаточным напряжениям внутри стальной полосы/листа. После свертывания в трубу напряжение снимается, что приводит к самопроизвольному изгибу трубы.
• Неоднородность характеристик материала:Сегрегация элементов углерода, марганца и т. д. в заготовке или неравномерность толщины стальной полосы (разность толщины поперечной стенки) приводит к различиям в местной прочности и сопротивлении деформации, что приводит к асимметричной деформации после обработки.
• Анизотропия материала:Имеются различия в направлении потока волокна при прокатке листа, а механические свойства в поперечном и продольном направлениях различны. После формования распределение напряжений асимметрично в направлении окружности.

2. Отклонения в процессах формования.

• Система прокатки и отклонение формы:Отклонения в износе формовочных валков, неравномерное прижимное усилие-или отклонение центральной линии формы приводят к неравномерному искривлению трубной заготовки и разной величине растяжения с обеих сторон. В тяжелых случаях это может привести к спиральному скручиванию тела трубы.
• Натяжение и отклонение подачи:Недостаточное натяжение на участке размотки, перекос подающей направляющей пластины и подача стальной полосы под косым углом на участок формовки приводят к кумулятивным отклонениям при изгибе, начиная с первого прохода.
• Неправильные параметры предварительной-гибки и формовки:Недостаточный пред-гиб кромки, необоснованное расстояние шага формовки JCO/степень раскрытия формы, что приводит к концентрации напряжений в секции трубы и общей прямолинейности, превышающей стандарт после формовки.

3. Сварочная термическая деформация (наиболее частая причина бесшовных стальных труб).

• Асимметричное тепловложение при сварке: При сварке с одной стороны сторона сварного шва сильно нагревается, и сжатие при охлаждении значительно больше, чем у основного материала, что приводит к изгибу тела трубы в сторону стороны сварки (широко известному как «сварочный изгиб»); если внутреннее и внешнее тепловложение при двусторонней-сварке неодинаково, возникнет та же проблема.
• «Ребристый эффект» избыточной высоты сварного шва:Неравномерная избыточная высота внутри и снаружи сварного шва, что эквивалентно образованию армирования на одной стороне тела трубы, ограничивающему деформацию на этой стороне и вызывающему общее отклонение кривизны.
• Дефект «выпирания» конца трубы:Обработка и сварочная деформация на обоих концах сварного шва не совпадают, что приводит к локальному короблению на конце трубы, что не только влияет на перпендикулярность торца, но и усиливает общее отклонение от прямолинейности.

4. Последующие процессы и внешние силовые факторы

• Неравномерное охлаждение:После сварки существует разница температур между верхней и нижней, левой и правой частями трубы, а также разная скорость сжатия каждой части, что приводит к изгибу под термическим напряжением.
• Процессы расширения и давления воды:Неправильные параметры расширения, не-неравномерная скорость деформации в осевом направлении или перераспределение остаточных напряжений после испытаний под давлением воды могут привести к потенциальному изгибу и даже вызвать новые деформации.
• Подъем и штабелирование:Недостаточное количество точек подъема длинных труб или чрезмерное количество слоев укладки могут привести к пластическому изгибу под действием силы тяжести, который представляет собой деформацию после отливки, вызванную внешними силами.

Правка — ключевой процесс в производстве бесшовных стальных труб, обеспечивающий точность размеров и производительность. Основная необходимость заключается в следующих аспектах:
1. Соответствие требованиям точности сборки и конструкции.

• Требования к обработке концов труб:Масляные и механические трубы требуют нарезания резьбы, а большинство процессов нарезания резьбы основаны на вращении труб-. Чрезмерное отклонение от прямолинейности приведет к эксцентриситету резьбы и нарушению герметичности соединения; отклонение от прямолинейности также приведет к неравномерной обработке торцевой канавки трубы и чрезмерным отклонениям резки. 
• Эффективность подключения-на сайте:При строительстве магистральных-трубопроводов и структурных трубопроводных сетей изогнутые стальные трубы не могут быть точно выровнены и требуют-вторичной коррекции или резки на месте, что значительно увеличивает затраты и сроки строительства. При укладке на большие расстояния небольшие отклонения отдельных деталей могут привести к огромным общим смещениям.

2. Обеспечение безопасности и срока службы.

• Структурная безопасность:В случае структурных опор или механических валов изгиб вызывает локальную концентрацию напряжений, а при длительной-службе они склонны к усталостному разрушению.
• Производительность перевозки:Изогнутая внутренняя стенка трубы для транспортировки жидкости будет образовывать турбулентность, увеличивая сопротивление транспортировке и ускоряя местную коррозию, сокращая срок службы трубы.
• Качество покрытия:При нанесении покрытия 3PE и других операциях сгибание труб приведет к неравномерной толщине покрытия и разрушению тонких участков покрытия, что приведет к опасности коррозии трубопровода.

3. Устранить и гомогенизировать остаточное напряжение.

• Выпрямление достигается за счет контролируемой обратной пластической деформации, которая перераспределяет формовочные и сварочные остаточные напряжения внутри тела трубы, уменьшая пик напряжения и предотвращая самопроизвольную деформацию трубы во время последующей обработки, хранения или использования, тем самым стабилизируя точность размеров.

4. Соответствуют стандартным допускам продукта.

• Основные стандарты, такие как API 5L, GB/T 3091 и GB/T 9711, содержат четкие требования к прямолинейности стальных труб (обычно менее или равно 0,15% L, а требования высокой точности достигают менее или равных 0,05% L). Выпрямление — необходимый процесс для соответствия стандартам и достижения заводских поставок.

При производстве прямошовных стальных труб основным процессом является холодная механическая правка, дополняемая горячей правкой. При этом проводится пред-обработка для контроля уменьшения изгиба, образующая полную систему «профилактика + черновая правка + тонкая правка + дополнительная правка».

1. Основные процессы и оборудование для холодной правки
(1) Много-правильная машина с наклонными валками (основное оборудование для тонкой правки)

• Принцип работы: В нем используются несколько наборов чередующихся наклонных изогнутых правильных роликов (обычно шесть или семь роликовых конструкций) с углом наклона оси роликов от 25 до 35 градусов относительно оси трубы; нижний ролик заставляет трубу вращаться и продвигаться в осевом направлении, в то время как верхний ролик применяет сжимающую силу, заставляя трубу подвергаться многократному обратному изгибу по окружности за счет упругой -пластической деформации, постепенно устраняющей все направления кривизны.
• Применимые сценарии: Тонкая правка сварных труб ERW среднего и малого диаметра или дополнительная тонкая правка труб большого-диаметра с точностью правки до 0,2 мм/м.
• Управление ключевыми параметрами:Расстояние между роликами составляет от 0,8 до 1,2 диаметра трубы; величина уменьшения должна превышать предел текучести материала, но быть ниже предела прочности на разрыв, чтобы избежать растрескивания или усадки; Скорость правки углеродистой стали обычно составляет от 20 до 40 м/мин.

(2) Правильная машина под давлением (локальная правка труб большого-диаметра)

• Принцип работы: В соответствии с принципом трех-механического изгиба две опоры удерживают тело трубы в изогнутой форме, а концентрированное давление прикладывается к самой высокой точке вогнутой стороны трубы, заставляя трубу подвергаться обратной пластической деформации, а после отскока достигается требование прямолинейности.
• Применимые сценарии: Локальная дополнительная правка труб большого-толстостенного-диаметра, сваренных LSAW, или труб с местными сильными изгибами, часто используемая в сочетании с роликовой правкой.
• Характеристики процесса: он может отслеживать отклонение в режиме реального времени и при необходимости регулировать величину уменьшения; современные интеллектуальные системы могут автоматически рассчитывать параметры уменьшения на основе первоначального измерения отклонения, заменяя ручной опыт.

(3) Координированное выпрямление в процессе расширения.

• Холодное расширение — это стандартный процесс для труб большого-диаметра, сваренных дуговой сваркой под флюсом, с использованием форм для равномерного расширения трубы по окружности, что не только устраняет остаточное сварочное напряжение и улучшает округлость, но и позволяет разумно контролировать скорость деформации расширения, что может значительно улучшить общую прямолинейность, контролируя прямолинейность в пределах 0,15 % L, что является ключевым средством «заблаговременного предотвращения выпрямления».

2. Процесс горячей правки (дополнительно). кстати)
Наиболее часто применяется правка пламенем:

• Метод работы:На выпуклой стороне изгиба трубы используйте кислородно--этановое пламя для нагрева полосы или точки с контролируемой температурой от 700 до 850 градусов (сталь становится темно-красной), затем охладите естественным путем или водой, используя деформацию сжатия области нагрева, чтобы отменить первоначальный изгиб.
• Применимые сценарии: локальная коррекция крупных деформаций на производственных линиях, ремонт-на месте, ширина нагрева обычно не превышает двойной толщины стенки трубы, требуется строгий контроль температуры во избежание перегрева или порчи материала.

3. Организация правки в производственном процессе.
Типичная схема процесса правки линии по производству сварных прямошовных труб:
Формовка и сварка → Выравнивание сварного шва → Холодное расширение → Черновая правка (параллельные ролики/большое расстояние между роликами) → Тонкая правка (правочная машина с наклонными роликами) → Гидравлические испытания → (локальная дополнительная правка) → Обработка концов труб → Проверка готовой продукции