Производство труб

Раздел: Производство

Контактной электросваркой с нагревом кромок сваривают трубы диам. 6—630 мм и толщиной стенки 0,5—8 мму используемые главным образом в качестве конструкционных (до диам. 168—219 мм) и нефтегазопроводных (диам. более 114 мм).

До 1956 г. трубы указанного сортамента в основном изготовляли сваркой сопротивлением, а начиная с 1956 г. получило широкое распространение производство сварных труб с использованием для нагрева металла токов радиотехнической частоты (радиочастотная сварка).

Впервые метод сварки труб и соединения различных конструкций при нагреве токами высокой частоты был предложен в 1946 г. советсткими учеными А. В. Улитовским, С. Д. Богословским, Б. Д. Стратьевым и П. Г. Степановым.

Очевидные преимущества этого метода —резкое расширение возможностей в трубоэлектросварочном производстве с точки зрения материалов, значительное увеличение скорости сварки уменьшение грата, возможность сварки труб из горячекатаной полосы, все это сделало целесообразным перевод большого числа действующих трубоэлектросварочных станов на сварку токами высокой частоты. Большинство из вновь введенных в эксплуатацию трубосварочных установок имеет высокочастотное сварочное оборудование.

В настоящее время в нашей стране уже работает более 20 трубоэлектросварочных станов радиочастотной сварки прямошовных труб. Этот способ получает все большее распространение. Ранее построенные станы для сварки труб сопротивлением переводят на радиочастотную сварку.

Нагрев кромок и сварка трубной заготовки токами высокой частоты. Применение тока частотой 450—500 кгц для сварки труб основано на том, что ток при этой частоте идет не по пути наименьшего сопротивления, а по пути наименьшей индукции.

Ряд физических явлений, связанных с протеканием токов высокой частоты, позволяет осуществлять чисто поверхностный нагрев при выделении энергии в весьма тонком слое металла, лежащем на свариваемых поверхностях. Подвод высокой частоты к кромкам трубной заготовки осуществляется двумя способами: контактным и индукционным.

При контактном методе сварки ток, подводимый к сформованной трубной заготовке, имеет два основных направления в цепи нагрузки ( 153):

1)        по кромкам трубной заготовки U-образной формы от места установки токопровода через точку А схождения кромок ко второму токопроводу (ток 1г)\

2)        по внутренней стенке вокруг трубной заготовки шунтирующий ток i2.

При индукционном подводе энергии ток, проходящий по кольцевому индуктору, наводит в металле электродвижущую силу, под влиянием которой в цепи нагрузки возникает электрический ток. Основные пути тока в нагрузке при индукционном подводе энергии аналогичны контактному, с той лишь разницей, что при первом способе сопротивление цепи кромок увеличивается на некоторую величину, обусловленную протеканием тока по части периметра трубной заготовки, находящейся под кольцевым индуктором.

Величина (сила) тока, протекающего по кромкам трубной заготовки и по периметру заготовки, будет определяться соотношением индуктивных сопротивлений каждой из рассматриваемых цепей нагрузки. Индуктивное сопротивление цепи, образованной периметром трубной заготовки, значительно превышает индуктивное сопротивление цепи кромок, поэтому максимальная часть суммарного тока iB будет проходить непосредственно по кромкам заготовки.

При контактном способе подвода энергии величина индуктивного сопротивления цепи периметра увеличивается с ростом диаметра заготовки. Это приводит к уменьшению величины шунтирующего тока 12.

Однако из-за значительного износа скользящих контактов данный способ находит ограниченное применение.

При индукционном способе подвода энергии путь тока к кромкам захватывает дополнительный участок периметра заготовки, находящийся под индуктором. Поэтому при данном способе увеличение диаметра трубной заготовки приводит к повышенному расходу подводимой электроэнергии. В связи с этим индукционный способ, как правило, применяют только при сварке труб диам. до 114 мм.

Для увеличения индуктивности цепи периметра заготовки при радиочастотной сварке труб внутрь трубной заготовки вводят ферромагнитный (ферритовый) сердечник.

расположение ферромагнитного сердечника при контактном (а) и индукционном (б) подводах тока высокой частоты. Зазор между сердечником и внутренней поверхностью должен быть минимальным (не более 2—3 мм). При несоответствии диаметра трубы и диаметра сердечника последний располагают ближе к кромкам (б) независимо от способа подвода тока высокой частоты. Из-за этого уменьшается величина шунтирующего тока i2 и, как следствие, увеличивается электрический к. п. д. процесса сварки. Кроме того, применение ферритового сердечника в процессе нагрева способствует большей концентрации энергии на кромках заготовки и тем самым уменьшает ширину зоны их разогрева.

Элемент трубы, подвергаемый нагреву до температуры сварки, проходит в этот период две стадии: от исходной температуры трубы до точки Кюри (материал сохраняет свои магнитные свойства) и от точки Кюри до температуры сварки (материал немагнитен), Для стали точка Кюри соответствует 700 °С.

После достижения температуры, соответствующей точке Кюри, глубина проникновения тока увеличивается. Для углеродистых сталей ширина зоны разогрева не превышает 0,1 мм в области нагрева, предшествующей точке Кюри, и 0,8 мм —в период нагрева, когда материал немагнитен.

При радиочастотной сварке труб электрический ток, проходящий по кромкам трубной заготовки, благодаря эффекту близости и поверхностному эффекту концентрируется непосредственно на соединяемых поверхностях. С увеличением частоты тока эффект близости и поверхностный эффект усиливаются, вследствие чего обеспечивается максимальная концентрация тока на кромках трубной заготовки.

Сварка труб токами радиотехнической частоты характеризуется высокой степенью концентрации энергии при нагреве металла. Нагрев осуществляется за десятые или даже сотые доли секунды. Например, при сварке труб из углеродистых сталей с толщиной стенки 1,5—2,0 мм реальная скорость изготовления труб составляет 60 м!мин\ при установке контактов на расстоянии 40 мм от точки сварки время нагрева составляет 0,04 сек.

За время нагрева тепловая энергия выделяется неравномерно: интенсивность нагрева кромок повышается по мере продвижения их к точке сварки. Повышение интенсивности нагрева происходит вследствие увеличения удельного электрического сопротивления металла при росте его температуры и из-за более сильного проявления эффекта близости при уменьшении расстояния между кромками по мере их приближения к точке сварки. Наиболее интенсивное выделение энергии происходит в точке контакта между кромками. Указанные особенности радиочастотной сварки труб позволяют вести процесс на больших скоростях. Сварка труб может осуществиться в трех характерных режимах нагрева кромок:

1)        кромки заготовки при подходе к опорным (сварочным) валкам нагреваются до 1300—1400 °С. В точке схождения они дополнительно нагреваются, но не доводятся до расплавления. Сварка кромок происходит при их пластическом состоянии. Давление на кромки должно быть достаточным, чтобы произвести значительную деформацию кромок и удалить с нагретого до высокой температуры металла окислы. Удельное давление на кромки приблизительно равно 49,1 н/мм2 (5 кГ/мм2)\

2)        кромки заготовки при подходе к точке схождения нагреваются до температуры, близкой к температуре плавления металла, и в месте контакта доводятся до расплавления. При осадке кромок

'жидкий металл с образовавшимися окислами легко удаляется из сварного соединения. Удельное давление на кромки примерно равно 19,6—29,2 н/мм2 (2—3 кГ/мм2);

3) кромки при подходе к точке схождения нагреваются до расплавления. В месте контакта они дополнительно перегреваются. Сварка происходит с выбросом расплавленного металла из зоны сварки.

Второй и третий режимы сварки наиболее энергоемки, и их применяют при сварке специальных сплавов и высоколегированных сталей. При третьем режиме сварки образуется «пилообразный» грат ( 155).

Н. П. Глуханов и В. Н. Богданов так объясняют выброс ме - талла из зоны сварки. При расплавлении на кромках достаточного количества металла создается перемычка жидкого металла между кромками. Между кромками имеется напряжение, и в результате часть сварочного тока устремляется в перемычку. Этой части тока достаточно, чтобы вызвать перегрев металла и создать динамические усилия в перемычке, подобно тому, как это происходит при контактной сварке оплавлением. Перемычка взрывается, чем и вызывается интенсивный выброс металла. Вместе с тем оставшейся части сварочного тока, проходящего через точку схождения кромок, достаточно для поддержания и даже некоторого перегрева металла в очаге сварки. После разрыва перемычки режим сварки восстанавливается, затем образуются новые перемычки и т. д.

При радиочастотной сварке труб большое влияние на удельный расход энергии оказывает положение, установка и размеры ферритового сердечника, вводимого внутрь трубной заготовки, расстояние токоподводов до оси сварочных валков (расстояние L на  153), а при индукционном подводе —дополнительно за- зор между индуктором и трубной заготовкой.

При сварке труб малого и среднего сортамента оптимальные значения расстояния L токоподводов до оси сварочных валков (см.  153) равны: при контактном подводе 48—70 мм, при индукционном 50—120 мм. Зазор между индуктором и трубной заготовкой желательно иметь минимальным и, исходя из условий исключения электрических пробоев между индуктором и трубной заготовкой, в промышленных условиях он равен 3,0 — 5,5 мм.

Индукторы при сварке труб применяют двух- и трехвитковые. Причем для малых размеров труб диам. от 12—28 мм применяют

 156. Общий вид сварочного узла при радиочастотной сварке индукционным способом

в основном трехвитковые индукторы, а для труб диам. выше 28 мм —двухвитковые. На  156 показан общий вид сварочного узла при индукционной сварке труб током радиотехнической частоты.

Краткая характеристика оборудования. При радиочастотной и индукционной сварке, как и при сварке сопротивлением, используют одно и то же оборудование, за исключением сварочного узла, и технология получения электросварных труб включает одни и те же операции. Это и предопределило совместное рассмотрение оборудования и технологии для производства электросварных труб.

Производство электросварных труб осуществляется в поточной линии агрегатов ( 157). Все агрегаты стана по характеру технологических операций сгруппированы на трех основных участках: а) подготовительной линии; б) формовки, сварки и калибровки и в) отделки труб.

Подготовительная линия большинства агрегатов расположена на одной оси со сварочной линией и предназначена для подготовки поверхности и кромок ленты к сварке. Кроме того, эта линия обеспечивает возможность непрерывного ведения процесса сварки при окончании одного рулона ленты и в начале сварки следующего.

С разматывателя 1 лента с помощью тянущих роликов 2 поступает для правки на семи- или девятироликовые лентроправильные машины 3. Передний конец выправленной ленты подается в гильотинные ножницы 4, где обрезают смежные концы двух рулонов, чтобы обеспечить ровный их с!ык при сварке.

Вслед за гильотинными ножницами установлена стыкосвароч- ная машина 5 для контактной сварки оплавлением. На этой машине задний конец предыдущего рулона ленты сваривается с передним концом последующего рулона. Грат, образующийся в сваренном стыке рулонов, снимается резцовым гратоснимателем сразу же после сварки с обеих сторон шва. Процесс сварки, сближение кромок рулонов, включение и выключение сварочного тока и осадка производятся автоматически.

Вслед за сварочной машиной размещается петлеобразователь 6 с передними и задними тянущими роликами. Создавая запас ленты определенной длины, петлеобразователь обеспечивает работу формовочного и сварочного станов в период стыковки концов рулонов.

После выхода из петлеобразователя полоса подается в дисковые ножницы 7, где производится Обрезка кромок в точном соответствии с требуемой расчетной шириной. Для обработки кромок применяется дробеструйная установка 8.

На участке формовки, сварки и калибровки труб выполняются следующие технологические операции: формовка подготовленной ленты в трубную заготовку на непрерывном формовочном стане 9, 10 и 11, сварка трубной заготовки в сварочном узле стана 12 и 13, Далее происходит удаление наружного грата (14), калибровка трубы по наружному*диаметру (15, 16), правка (17) и разрезка на мерные длины (18).

Основными операциями подготовки заготовки являются разматывание рулонов, правка, сварка концов рулонов, обрезка кромок (при необходимости) и зачистка кромок от окалины (для штрип- са и горячекатаной листовой стали).

Расположение оборудования линии подготовки трубоэлектро- сварочного стана показано на  158. Рулоны штрипса (ленты) подаются в конусы разматывателя 1. После отгиба конца рулона тянущие ролики задают штрипс (ленту) в правильную машину 2 (применяются пяти-, семи- и девятироликовые правильные машины). Для обрезки концов рулонов служат ножницы 3 кривошипного типа. После ножниц поперечной резки установлена стыкосва- рочная машина 4 для сварки концов двух рулонов с устройством для зачистки грата резцового типа. Передвижение ленты осуществляется тянущими роликами 5. Лента поступает в петлевое устройство 6\ обеспечивающее постоянное натяжение ленты. За петлевым устройством находятся дисковые ножницы для обрезки кромок. Очистка кромок ленты (песком или дробью) после дисковых ножниц происходит в специальных камерах./Далее смонтированы направляющие ролики перед формовочным станом. Постоянное натяжение ленты обеспечивает качественную обрезку кромок и формовку ленты. Характеристика оборудования линии подготовки приведена в  26.

По конструкции формовочные станы разделяют на станы с консольным и станы с двухопорным креплением валков.

Формовочные станы с консольным креплением валков применяют для производства тонкостенных труб диам. до 60 мм. Наибольшее распространение имеют станы с двухопорным креплением валков. Станыдля производства труб диам. до 100 мм обычно имеют рабочие клети закрытого типа, а для труб большого диаметра — открытого.

Формовочный стан ( 159) состоит из последовательно расположенных клетей с горизонтальными валками. В зависимости от размера свариваемых труб стан насчитывает 5—12 клетей с горизонтальными валками, приводимыми во вращение от общего привода ( 160). Только станы для получения труб большого диаметра (159—529 мм) имеют индивидуальный привод. Между клетями, имеющими горизонтальные валки, устанавливают вертикальные неприводные валки ( 159,2).

Проведенными в последнее время исследованиями процесса формовки на трубосварочных станах 73—219 и 159—529 показана целесообразность одношпиндельного привода валков клетей с горизонтальными валками (верхние валки неприводные). Предполагают, что это улучшит работу привода, упростит его конструкцию и уменьшит износ валков, что позволит сократить их парк для станов больших типоразмеров.

Сформованная трубная заготовка поступает на трубосварочный стан, где кромки ее сближаются и свариваются между собой.

Образовавшийся при сварке грат удаляют специальными устройствам В качестве источников энергии применяют высокочастотные ламповые генераторы мощностью 60, 100, 160, 250, 400 и 560 кет при частотах тока 425—440 кгц.

На  163 показана принципиальная схема радиочастотного лампового генератора. На первичную обмотку трансформатора 1 поступает ток напряжением 400 в частотой 50 гц. Со второй обмотки трансформатора ток напряжением 6000 в идет на выпрямительный блок 2 (трехфазный с двухполупериодной схемой) и далее в генераторный блок 3 на анод генераторной лампы а. Генераторная лампа а дает пульсирующий ток и заряжает конденсаторные батареи. В анодном контуре возникают колебания энергии с угловой частотой со. Ток радиотехнической частоты к трубе б поступает с нагрузочного контура 4, который индуктивно связан с анодным колебательным контуром.

Одним из основных недостатков радиочастотной сварки является ненадежная работа ламповых генераторов, особенно больших мощностей, по сравнению с машинными генераторами.

Сварочный узел состоит из двух пар вертикальных валков, первые из которых являются сварочными, а вторые удерживающими (в конструкции узла Электростальского завода тяжелого машиностроения имеются три пары валков, первые из которых являются направляющими). По конструкции крепления применяются валки с консольным или с двухопорным исполнением. Первая конструкция имеет ряд существенных недостатков: быстрый выход из строя подшипников, вынужденные перекосы валков, что существенно влияет на качество формовки и сварки, и создает большие затруднения при замерах силовых параметров.

В настоящее время большое распространение получили сварочные узлы с двухопорным креплением валков.

схема сварочного узла конструкции Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструктор- ского института металлургического машиностроения, Сварочный узел этой конструкции имеет сварную жесткую станину 1, в которой располагаются две пары подушек 2, перемещающиеся с помощью нажимных винтов 3 через зубчатую передачу. В гнездах подушек крепятся сварочные 4 и удерживающие 5 валки. Для устранения перемещения кромок трубной заготовки в поперечном направлении относительно оси сварки и для создания определенного угла схода кромок перед сварочными валками установлено направляющее ножевое устройство 6. В последнее время вместо такого устройства применяют шовонаправляющую роликовую клеть. К недостаткам этого узла следует отнести уменьшение обзора процесса сварки. Радиус ручья сварочных валков предусматривают несколько больше радиуса готовой трубы. Центральный угол калибра принимают равным 300°.

Наряду со сварочным узлом двухвалковой конструкции для радиочастотной сварки применяют также трехроликовое шово- сжимающее устройство, общий вид которого показан на  165. На ножевом шовонаправляющем устройстве крепится кронштейн для удержания и ввода внутрь трубы ферритового сердечника (рис 166).

Ферритовый водоохлаждаемый сердечник вводят внутрь трубной заготовки (штриховкой показано его положение) и устанавливают под очагом сварки. Длина ферритового стержня 250— 350 мм. Диаметр ферритовых колец или цилиндров сердечника выбирают, исходя из максимально возможного размера трубной заготовки, позволяющего ввести его внутрь и проводить непрерывное интенсивное охлаждение.

Скользящие контакты для контактной радиочастотной сварки труб изготовляют из чистого вольфрама и напаивают на медные водоохлаждаемые колодки. Высота вольфрамового прямоугольника 4—5мм при сечении 3,5 ;<12,0 мм. В промышленных условиях стойкость вольфрамовой напайки составляет 20—25 тыс. м труб, после чего на медные колодки снова напаивают вольфрамовый прямоугольник.

После сварки на линии стана снимают наружный грат устройством резцового типа 167). Затем в специальных водяных холодильных установках охлаждают сваренную трубу, после чего непрерывно идущая трубная заготовка поступает на редукционно- калибровочный стан.

Рабочие клети калибровочных станов по конструкции аналогичны клетям формовочных станов. Калибровочные станы также имеют вертикальные неприводные направляющие валки. Калибровочные станы обычно состоят из 3—4 клетей с горизонтальными валками и трех пар клетей с вертикальными валками. При соответствующей настройке валков калибровочного стана производят также правку труб.

На современных трубосварочных станах стали широко применять холодное редуцирование труб. Поэтому вместо калибровочных станов устанавливают редукционно-калибровочные станы. В связи с этим число клетей увеличивают до 9—11. Для получения

труб с более жесткими допусками по наружному диаметру и точного направления трубы в отрезное устройство последнюю клеть изготовляют четырехвалковой (так называемая «тур-головка») ( 168). При производстве труб на стане 159—529 клети калибровочного стана изготовляют четырехвалковыми для уменьшения их размеров и повышения точности калибровки.

Выходящую из стана бесконечную трубу разрезают на мерные длины ножницами гильотинного типа (их используют только на старых станах), а также пилами и резцовыми отрезными устройствами, или разрывают устройствами с индукционным нагревом. Ножницы применяют для резки на ходу труб диам. до 32 мм. Однако ножницы не дают качественного реза — конец трубы несколько сминается.

Пилами разрезают на ходу трубы диам. до 100 мм. Существенным недостатком пил является образование очень больших заусенцев в месте реза трубы, поэтому их применяют мало. Наиболее широко при производстве электросварных труб используют резцовые отрезные устройства. В этом случае труба, пройдя через калибровочный стан и отрезное устройство, включает механизм передвижения каретки. После небольшого продвижения каретки автоматически зажимаются патроны, резцы головки сближаются и отрезают трубу. Резцы применяют обычные плоские отрезные и дисковые. По окончании резки каретка и резцы возвращаются в исходное положение.

В последнее время широкое распространение получают разрывные устройства с индукционным нагревом. Сущность разделения труб методом разрыва заключается в следующем. Движущаяся труба захватывается двумя зажимами, один из которых может перемещаться относительно другого. К подвижному зажиму прикладывают направленное по оси трубы усилие, достаточное для разрыва трубы при определенной температуре. Узкое кольцо трубы на участке между зажимами нагревают с помощью индуктора. В момент, когда усилие становится больше предела прочности металла на нагретом кольце, труба разрывается. Деформируемый участок грубы имеет длину, примерно равную толщине стенки.

Этим методом можно разрывать трубы практически любого профиля: круглые, прямоугольные, овальные и др.

Технология производства труб сваркой токами радиотехнической частоты. Производство сварных труб с применением токов Радиотехнической частоты практически возможно из всех применяющихся в промышленности сталей: низкоуглеродистых, низко-

и высоколегированных, а также из титана, алюминия и его сплавов, медноникелевых и медноцинковых сплавов, циркония и др. Однако в настоящее время освоена технология производства труб в основном только из низкоуглеродистых (10, 15, 20) и низколегированных сталей (15ГС), а также из алюминия и латуней (JI62, Л68). Выпуск труб из других металлов и сплавов ограничен из-за трудностей, связанных с удалением «пилообразного» внутреннего грата.

Ввиду сложностей, возникающих при вводе внутрь трубной заготовки ферритового сердечника, который необходим при этом способе сварки, нижний предельный диаметр труб при радиочастотной сварке равен 12 мм. В качестве исходной заготовки применяют холоднокатаную ленту, штрипс, холоднокатаную и горячекатаную (травленую или нетравленую) листовую сталь в рулонах.

Для сварных труб с толщиной стенок от 1,0 до 2,0 мм используют холоднокатщщо отожженную ленту, а для труб с толщиной стенки'2,0 мм и выше —горячекатаную травленую ленту.

Горячекатаную ленту травят в ваннах с горячим 6—12%-ным раствором серной кислоты с добавками присадки ЧМ при температуре 55—70 °С. После травления ленту промывают, нейтрализуют в горячей щелочной ванне и сушат на воздухе.

Следует отметить, что радиочастотная сварка труб допускает применение нетравленой и даже покрытой следами ржавчины ленты, ипри этом качество сварного шва не ухудшается.

Для получения равноосной мелкозернистой структуры, снятия наклепа и улучшения пластических свойств металла холоднокатаную ленту отжигают в кол паковых электрических печах с бескислородной защитной атмосферой из диссоциированного аммиака, содержащей: 80 — 85% азота и 15—20% водорода. Режим отжига: температура нагрева металла 650—700 °С, выдержка 2 ч 15 мин — 2 ч 30 мин.

Толщина поставляемой ленты и штрипса не всегда соответствует толщине стенки выпускаемых труб. Поэтому цехи по производству электросварных труб имеют в своем составе заготовительные отделения, где осуществляют холодную прокатку исходной заготовки на станах кварто для получения на ней требуемой толщины.

 После термической обработки рулоны поступают на дисковые ножницы продольной резки для раскроя заготовки на мерную ширину.

Продольную разрезку горячекатаной и холоднокатаной ленты производят на агрегатах, состоящих из пневматических ножниц для обрезки концов рулона, режущего устройства для разрезки ленты на расчетную ширину и наматывающего барабана. Скорость резки на дисковых ножницах 50—84 м/мин.

При радиочастотной сварке труб вопросы, связанные с допусками на ширину и толщину исходной ленты, имеют большое значение. Значительные отклонения размеров поперечного сечения ленты сильно изменяют температуру нагрева и величину осадки кромок при сварке. Вследствие этого качество сварки и толщина грата меняются по длине трубы. Установлены следующие допуски по толщине, ширине и сабельности горячекатаной и холоднокатаной ленты: при толщине стенки трубы 1,0 м и выше и ширине ленты до 100 мм допуск по ширине —0,5 мм, а при той же толщине стенки, но ширине ленты свыше 100 мм —0,6 мм. При ширине ленты до 50 мм допускается сабельность ее 3,0 мм на 1 пог. м длины, а свыше 50 мм—2 мм на 1 пог. м. Для получения сварных труб высокого качества необходимо уменьшить допускаемые отклонения.

Для холоднокатаной ленты допускаемое отклонение по толщине составляет ±5% от номинальной толщины стенки трубы. Для горячекатаной ленты при толщине стенки трубы 2,0—3,5 мм допуск на толщину находится в пределах ±(0,15 -г- 0,25) мм.

Большая концентрация тока при радиочастотной сварке и, как следствие, небольшая ширина зоны разогрева позволяют получать минимальный грат: небольшой высоты (даже ниже допустимой) и ровный по всей длине трубы ( 169,а). При последующей холодной деформации такой грат полностью раскатывается ( 169,6) и даже металлографический анализ не позволяет обнаружить место сварки.

Перед стыковкой двух смежных рулонов создают в петлеобра- зовательном приемнике запас ленты, необходимый для избежания остановок стана на время подготовки и стыковки двух рулонов.

Последний зависит от калибровки валков, которая должна обеспечить устойчивость полосы в клетях формовочного стана, получение трубной заготовки заданных размеров, хорошую стыковку кромок при сварке (без смещения) и отсутствие волнистости (гофров) на кромках полосы. Качество сварного шва зависит также от давления, приложенного к свариваемой тр\бе, и температуры нагрева кромок.

В результате проведенных Ю. Ф. Шевакииым и В. Я. Голь- бергом исследований установлено, что скорость сварки при оптимальности остальных параметров процесса не оказывает заметного влияния на качество сварного соединения. Большое влияние на качество сварного шва оказывают температура нагрева кромок и давление металла на валки в сварочном узле. Эти параметры взаимно связаны между собой: повышение давления сопровождается увеличением температуры металла в очаге сварки при неизменных электрических параметрах процесса.

При увеличении давления уменьшается индуктивное сопротивление и, следовательно, на кромках трубной заготовки повышается сила тока и соответственно уменьшается сила тока i2 (см.  153), протекающего по периметру заготовки.

Однако увеличение температуры нагрева кромок заготовки за счет изменения электрических параметров процесса приводит к уменьшению давления на валки (сварочного давления) при неизменной настройке валков ( 170).

Изменение давления в очаге сварки от температуры и скорости сварки можно характеризовать температурным коэффициентом v —отношением давления на залки сварочного узла при отсутствии нагрева кромок к давлению на валки при нагреве кромок. Вне зависимости от размеров свариваемых труб, настройки сварочного узла и материала приданной температуре нагрева кромок значение этого коэффициента постоянно ( 171). Исходя из условий получения качественного сварного соединения, могут мендованы оптимальные значения коэффициента личных материалов:

Низкоуглеродистые стали (10, 15, 20). .   1,39—1,61

Низколегированные стали (15ГС, 10Г2С)            1,44—1,65

Легированные стали (1Х18Н10Т) . . . .      1,78—1,89

Титан (ВТ1)  1,48—1,66

Латуни (Л62, Л68)                           1,61 —1,72

Монель-металл . .                            1,56—1,67

определить оптимальный температурный интервал сварки. При оптимальных параметрах процесса сварки в зоне совместной кристаллизации сварного соединения образуется мартенсит в оторочке троостита на фоне феррита видманштетто- вого строения ( 172,а). Последующий отжиг приводит к полной перекристаллизации металла сварного шва ( 172,6). Структура зоны шва, переходной зоны и основного металла становится одинаковой, состоящей из равноосных зерен феррита и перлита.

Сварка с применением токов радиотехнической частоты позволяет получать трубы, не уступающие по своим свойствам бесшовным, что подтверждается технологическими и механическими испытаниями сварных труб. Величина раздачи сварных труб на конус достигает в среднем 28—32% при норме на бесшовные трубы Ю%, а сплющивание можно осуществить до соединения стенок грубы.

На качество сварного соединения и величину грата оказывает большое влияние биение (эксцентричность) валков сварочного узла. Так, при биении их в пределах 0,1—0,25 мм прочностные свойства шва снижаются на 15—25%, а перепады по толщине грата составляют 0,15—0,62 мм при его оптимальной высоте 0,3 — 0,35 мм. В результате биения валков происходит смещение кромок при сварке. В связи с этим установлено максимально допустимое биение (эксцентриситет) валков: при сварке труб с толщиной стенки до 1,5 мм —не более 0,015—0,020 мм, а с толщиной стенки свыше 1,5 мм —не более 0,030 мм.

Радиочастотная сварка труб позволяет вести процесс сварки при скоростях, значительно превышающих скорости при сварке сопротивлением ( 29).

После сварки трубы калибруют по диаметру. Величина холодного редуцирования труб в потоке трубосварочного стана составляет до 5 мм. Это дает возможность сократить операцию последующего безоправочного волочения труб и тем самым повысить эффективность производства.

Дальнейшую обработку труб совершают на участке отделки, где их подвергают окончательным отделочным операциям: правке на трубоправильном стане, торцовке концов на торцовочных станках и испытанию на гидравлических прессах. Если требуется, трубы направляют на нормализацию в роликовые или секционные печи.

Электросварные трубы могут проходить также холодную прокатку и волочение в целях уменьшения диаметра и толщины стенки и обеспечения требуемого качества внутренней и наружной поверхностей. Для наглядности на  173 показана схема технологического потока и последовательность операций при производстве злектросварных труб контактным методом.

Виды брака при производстве электросварных труб

1.         Поперечные трещины в сварном соединении, вызванные недостаточным нагревом металла в процессе сварки или незначительной величиной давления в сварочном узле.

2.         Смещение кромок трубной заготовки при сварке. Причиной смещения кромок являются: биение сварочных валков в вершинах калибра; несимметричная настройка сварочных валков относительно продольной оси трубы, в результате чего шов в процессе сварки попадает под бурт одного из сварочных валков; неравномерный нагрев кромок и неудовлетворительная настройка формовочного стана.

3.         Вмятины на поверхности трубы, образующиеся в результате налипания металла на валки.

4.         Выход трубы из допусков по наружному диаметру. Причиной этого является неправильная настройка валков калибровочного стана или неправильный расчет ширины ленты для трубы данного размера.

5.         Поджоги на поверхности трубы (при контактном способе подвода энергии). Причиной поджогов могут быть неверная заточка и установка вольфрамовых контактов на трубной заготовке, а также налипание на контакты металлической пыли.

Расходный коэффициент металла при производстве электросварных труб равен 1,040—1,050 от ленты и 1,42—1,36 от слитков. Другие технико-экономические показатели при производстве электросварных труб приведены в  30.

Все трубосварочные станы и электрооборудование к ним должны удовлетворять общим требованиям «Правил технической эксплуатации и обслуживания электроустановок промышленных