Исследование влияния резьбы на входном конусе валков и угла подачи на образование внутренних плен

Калибровки валков прошивных  станов

а) кольцевая; б) пазовая; в) винтовая.

Рис. 2

 

1.3.Теоретическое обоснование технических решений

 

Для снижения количества брака  и второго сорта по дефекту  “внутренняя плена” в ТПЦ №1, предлагается наносить резьбу на входную сторону валка прошивного стана. Данная калибровка позволяет уменьшить растягивающие напряжения центральных слоев металла и повысить тем самым величины критического обжатия с целью перераспределения осевой и тангенциальной деформации и соотношения осевого и тангенциального скольжения. Винтовая калибровка создает дополнительные подпирающие усилия в осевом направлении, что снижает осевые растягивающие напряжения, а так же благодаря подпирающим тангенциальным усилиям ограничивает растягивающие напряжения в тангенциальном направлении. С уменьшением осевого скольжения и, следовательно, увеличением осевой деформации возрастает величина критического обжатия и создаются условия, препятствующие преждевременному вскрытию полости металла.

Так же предлагается снизить количество дефектов по внутренней плене при производстве трубы Ø325 благодаря некоторому увеличению угла подачи β.  Увеличение угла подачи повышает критическое обжатие, что в свою очередь ведёт к уменьшению образованию плен. Повысить угол подачи удаётся благодаря мероприятиям по снижению нагрузки на главные привода стана и, использованию появившихся резервов на изменение угла подачи. Снижение нагрузки на привода валков происходит, из за уменьшения диаметра бочки валка, которое приводит к уменьшению площади контактной поверхности и в следствие к уменьшению усилий действующих на валки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.СОРТАМЕНТ ПРОДУКЦИИ ТПЦ №1 И ТРЕБОВАНИЯ НТД

 

Трубопрокатный цех №1 ОАО “СТЗ” выпускает трубы  по нескольким отечественным и международным  сертификатам, включая немецкие (DIN) и американские (ASTM). Основную часть  продукции составляют стальные бесшовные  трубы различного диаметра из стали  различных марок для нефтепроводов, нефтяных скважин, котельных, а также  для применения в автомобилестроении. Сортамент продукции приведён в таблице 2.

Таблица 2

Сортамент продукции ТПЦ  №1

Обозначение документа	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Длина, м	Класс или марка стали
ASTM A 53/А 53М	219,1	7,92 – 23,01	Двойная по стандарту или оговоренная в заказе	А и В
	273,0	7,80 – 25,40
	323,8	7,92 – 21,44
ASTM A 106/А 106М	219,1	8,18 – 23,01	Двойная по стандарту или оговоренная в заказе	А, В и С
	273,0	7,80 – 28,58
	323,8	8,38 – 23,83
ASTM A 333/А 333М	219,1	7,92 – 18,26	4,88 – 10,67 или оговоренная в заказе	Группа 6
	273,0	7,80 – 18,26
	323,8	8,74 – 19,05
API 5L – 2007 (44 издание)	219,1	7,92 – 18,26	немерная; номинальная длина 6,0 - 12,0	А25; А; В; Х42; Х46; Х52; Х56;Х60
	273,1	7,80 – 18,26
	323,8	8,7 – 15,9
API 5СТ (8-е изд.) ISO 11960:2004	219,08	8,94 – 10,16	R2 R3	J-55; К-55; L80 тип 1; N-80 тип Q; С95; Р110
	244,48	8,94 – 10,03; 19,99
	273,05	8,89 – 15,11
ГОСТ 632-80	219,1	8,9 – 14,2	ограниченная 6,0-12,0	Д,Е,Л,М,Р
	244,5	7,9 – 15,9
	273,1	8,9 – 15,1
	323,9	9,5 – 14,0
ТУ 14-3Р-29-2007	219,1	8,9 – 14,2	ограниченная 8,0-12,0	Д, ДС1, ДС2, Е, Л, М, Р
	244,5	7,9 – 15,9
	273,1	8,9 – 15,1
	323,9	9,5 – 14,0

 

 

 

Продолжение табл.2

Обозначение документа	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Длина, м	Класс
ГОСТ Р 53366-2009 (ИСО 11960:2004)	219,08	8,94 – 12,70	Группы длин 2 (7,62-10,36) 3 (10,36-12,0)	J-55; К-55; L80 тип 1; N-80 тип Q; С95; Р110
	244,48	7,92 – 13,84
	273,05	8,89 – 13,84
	323,90	9,50 – 14,0
ТУ 14-3Р-82-2005	219,1	8,9 – 14,2	ограниченная 6,0-12,0	Д,Е,Л,М,Р,J-55;К-55;N-80 тип Q; Р110; L80 тип 1,С95
	244,5	7,9 – 15,9
	273,1	8,9 – 15,1
	323,9	9,5 – 14,0
ТУ 14-162-102-2000	219,1	8,9; 10,2	ограниченная 9,0-12,0	ДС1 и ДС2
	244,5	7,9; 8,9; 10,0
	273,1	8,9; 10,2; 11,4
	323,9	8,5; 9,5; 11,0
ГОСТ 8731-74 ГОСТ 8732-78	219,0	8-30	немерная 4,0 – 12,0	10, 20, 40X, 17Г1С, 09Г2С
	245,0
	273,0
	325,0
	273,0	36	Немерная 6,0-12,0	35
ГОСТ Р 53383-2009	219,0	8-30	немерная 4,0 – 12,0	10, 20, 45. 40X, 09Г2С
	245,0
	273,0
	325,0
ТУ 14-162-20-97 ТУ 14-162-14-96	219-325	8-25	немерная Исп.А -   8,0 – 12,0 Исп.Б -   10,5 – 12,0	20A
ТУ 14-3-1128-2000	219-325	8-25	немерная 7,0-12,0	10,20, 09Г2С, 10Г2А
ТУ 14-3Р-1128-2007	219-325	8-25	немерная 7,0-12,0	10,20, 09Г2С, 10Г2А
ТУ 1317-006.1-593377520-2003	219-325	8-25	10,6 – 11,6 по согласованию другой  длины, но не менее   8,0	20А; 20ФА; 13ХФА
ТУ 1317-214-0147016-2002	219-325	8-25	ограниченная Исп.А -   8,0 – 12,0 Исп.Б -   10,5 – 12,0	КСИ-20Ф
ТУ 1317-233-0147016-2002	219-325	8-25	ограниченная 8,0 – 12,0	13ХФА
ТУ 14-3Р-91-2004	219-325	8-25	ограниченная 8,0 – 12,0	20КТ
DIN EN 10210-1/2	219,1	8-25	4,0-12,0	S235JRH, S275JOH, S275J2H
	244,5
	273,0
	323,9
	219,1	12,5-25,0		S355JOH, S355J2H, S355K2H
	244,5
	273,0
	323,9

 

Требования НТД приведены  для бесшовных горячедеформированных  труб ГОСТ Р 53383-2009 [3], т.к. расчёт таблицы прокатки будет вестись для трубы изготавливаемой по данному стандарту. Предельные отклонения по наружному диаметру труб не должны превышать указанные в таблице 3.

Таблица 3

Предельные отклонения по наружному диаметру труб

Наружный диаметр, мм	Предельное отклонение для труб точности изготовления
	повышенной	обычной
219	+/- 0,8%	+/- 1,0%
Св. 219	+/- 1,0%	+/- 1,2%

 

Предельные отклонения по толщине стенки труб не должны превышать указанные в таблице 4.

Таблица 4

Предельные отклонения по толщине стенки труб

Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Предельное отклонение, %, по толщине  стенки труб точности изготовления
		повышенной	обычной
219	До 15 включ.	±12,5	+12,5 -15,0
	Св. 15 до 30 включ.	+10,0 -12,5	±12,5
Св. 219	До 15 включ.	+12,5 -15,0
	Св. 15 до 30 включ.	+12,5

        

По согласованию изготовителя с заказчиком трубы можно изготовлять  с комбинированными предельными  отклонениями, например, по наружному  диаметру повышенной точности, а по толщине стенки - обычной точности. Овальность и разностенность труб не должны выводить наружный диаметр и толщину стенки за пределы допустимых значений. Кривизна любого участка труб на 1 м длины не должна превышать: 1,5 мм - для труб толщиной стенки до 20,0 мм включительно; 2,0 мм - для труб толщиной стенки свыше 20,0 до 30,0 мм включительно. Общая кривизна трубы не должна превышать 0,2% длины. По требованию заказчика трубы следует поставлять по внутреннему диаметру и толщине стенки, а также по наружному и внутреннему диаметрам и поперечной разностенности (разность максимального и минимального значений толщины стенки трубы в сечении).

 В таблице 5 приведены требования к механическим свойствам труб.

Таблица 5

Механические свойства труб

Марка стали	Временное сопротивление , Н/мм2 (кгс/мм2)	Предел текучести , Н/мм2 (кгс/мм2)	Относительное удлинение , %	Твердость по Бринеллю (при толщине  стенки более 10 мм)
	не менее			Диаметр отпечатка, мм, не менее	Число твердости НВ, не более
10	353 (36)	216 (22)	24	5,1	137
20	412 (42)	245 (25)	21	4,8	156
45	588 (60)	323 (33)	14	4,2	207
40Х	657 (67)	-	9	3,7	269
09Г2С	470 (48)	265 (27)	21	-	-

 

По требованию заказчика  трубы могут быть подвергнуты  термической обработке. На поверхности  труб не допускаются трещины, плены, рванины, закаты. Допускаются отдельные  незначительные забоины, вмятины, риски, окалины, следы зачистки дефектов и  мелкие плены, если они не выводят  толщину стенки за пределы минимальных  значений с учетом минусовых допусков. Дополнительные требования к трубам, предназначенным для изготовления деталей механической обработкой и  нанесения покрытия, устанавливают  по согласованию изготовителя с заказчиком. Концы труб должны быть обрезаны под  прямым углом, при этом допускается  образование фаски под углом  не менее 70° к оси трубы.

Для контроля механических свойств и оценки качества труб применяют  следующие виды испытаний:

• испытание на растяжение (ГОСТ 10006);
• испытание на твердость (ГОСТ 9012);
• испытания на ударный изгиб (ГОСТ 9454);
• испытание на сплющивание (ГОСТ 8695);
• испытание гидравлическим давлением (ГОСТ 3845);
• испытание на загиб (ГОСТ 3728).

 

 

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ В ТПЦ №1

 

В настоящее время в  ТПЦ-1 эксплуатируется трубопрокатный агрегат с пилигримовым станом 5÷12" мощностью 320 тыс. т/год.

Исходным материалом для производства труб служат непрерывно-литые  заготовки круглого сечения, получаемые с электросталеплавильного цеха ОАО “СТЗ”.

Прокатка и  отделка бесшовных труб в трубопрокатном цехе производится по следующей технологической  схеме:

• порезка заготовки на мерные длины;
• нагрев заготовок в кольцевых печах;
• прошивка на прошивном стане «450» производства ЭЗТМ;
• прокатка в  пилигримовом стане;
• отрезка пильгерной головки, затравочного конца и порезка на мерные длины;
• подогрев трубы в печи с шагающими балками;
• калибровка труб;
• охлаждение труб на холодильнике;
• правка труб на шестивалковой трубоправильной машине;
• инспектирование  и  ремонт труб на участке отделки гладких труб;
• передача труб на промежуточные склады.

 

Схема технологического процесса производства труб на ТПА с пилигримовым станом

1 - подача слитков в цех; 2 –  резка слитков; 3 - ремонт слитков  (в случае необходимости); 4 - загрузка  слитков в кольцевую печь; нагрев  слитков до 1250 °С;  5- гидрозбив окалины; 6 - прошивка слитков на прошивном стане; 7 – участок внестановой зарядки дорнов; 8 - раскатка гильз в трубы на пилигримовом стане; 9 - отрезка концов и резка труб на мерные длины; 10 - подогрев труб до 1000 °С; 11 - калибрование; 12 - охлаждение; 13 – правка и последующий контроль качества.

Рис. 3

После инспекции и ремонта  трубы поступают, в зависимости  от назначения, на участки отделки  и термической обработки:

• 6 поточных линий отделки обсадных и нефтепроводных труб;
• участки термической обработки труб №1 и №2;
• отделение по производству муфт.

 

3.1.Подготовка НЛЗ к прокату

 

НЛЗ-штанги поступают из ЭСПЦ на склад заготовок ТПЦ-1 на железнодорожных платформах. Штанги НЛЗ с железнодорожных платформ выгружают на склад заготовок ТПЦ-1 электромостовым краном с магнитной шайбой и складируются в карманы поплавочно. Порезка НЛЗ-штанг на мерные длины осуществляется на пилах фирмы «Linzinger» модели KSS1250. На торцевой поверхности порезанных НЛЗ механизированным клеймением наносится номер плавки и марка стали.