Стальные трубы и производственные процессы

Введение

Появление прокатной технологии и ее развитие в первой половине девятнадцатого века также ознаменовали промышленное производство труб. Первоначально прокатанным полосам листового металла придавали круглое поперечное сечение с помощью воронкообразных устройств или валков, а затем сваривали встык или внахлест при той же температуре (процесс кузнечной сварки).

К концу века стали доступны различные процессы производства бесшовных труб и труб, при этом объемы производства быстро росли за относительно короткий период. Несмотря на применение других сварочных процессов, постоянное развитие и дальнейшее совершенствование технологий сварки привело к тому, что сварные трубы были почти полностью вытеснены с рынка, в результате чего бесшовные трубы и трубы доминировали до Второй мировой войны.

В последующий период результаты исследований в области технологии сварки привели к подъему популярности сварных труб, что привело к бурному развитию разработок и широкому распространению многочисленных процессов сварки труб. В настоящее время около двух третей производства стальных труб в мире приходится на сварочные процессы. Однако около четверти этой цифры приходится на так называемые линейные трубы большого диаметра, размеры которых выходят за рамки экономически целесообразных при производстве бесшовных труб и труб.

Комментарий на немецком языке великолепен… надеюсь, вы понимаете, что говорит и показывает оратор (-:

Бесшовные трубы и трубы

Основные процессы производства бесшовных труб возникли в конце девятнадцатого века. По мере истечения срока действия патентов и прав собственности различные параллельные разработки, первоначально проводившиеся, стали менее четкими, а их отдельные этапы формирования были объединены в новые процессы. Сегодня состояние техники дошло до того, что предпочтение отдается следующим современным высокопроизводительным процессам:

Непрерывный процесс прокатки оправок и процесс нажимного стола в диапазоне размеров от прибл. Внешний диаметр от 21 до 178 мм.

Многоклетьевой штифтовый стан (МПМ) с управляемой (с ограничениями) плавающей оправкой и штанговым процессом в диапазоне размеров от ок. Внешний диаметр от 140 до 406 мм.

Процесс поперечной прошивки и пилджерной прокатки в диапазоне размеров от прибл. Внешний диаметр от 250 до 660 мм.

Процесс оправочной мельницы

В процессе оправки используется твердый круг (заготовка). Его нагревают в нагревательной печи с вращающимся подом, а затем прокалывают прошивным станком. Прошитую заготовку или полую оболочку прокатывают на оправочном стане для уменьшения наружного диаметра и толщины стенки, в результате чего образуется исходная труба разной длины. Исходная трубка повторно нагревается и дополнительно уменьшается до заданных размеров с помощью редуктора растяжения. Затем трубу охлаждают, разрезают, выпрямляют и подвергают процессам отделки и проверки перед отправкой.

* Примечание. Процессы, отмеченные звездочкой, соответствуют спецификациям и/или требованиям заказчика.

Процесс производства пробкового стана Mannesmann

Процесс Plug Mill, используется твердый круг (заготовка). Он равномерно нагревается в нагревательной печи с вращающимся подом, а затем прошивается прошивным станом Mannesmann. Прошитую заготовку или полую оболочку прокатывают с уменьшением наружного диаметра и толщины стенки. Прокатанная труба одновременно полировалась изнутри и снаружи намоточной машиной. Затем намотанная труба калибруется на калибровочном стане до заданных размеров. На этом этапе трубка проходит через выпрямитель. Этот процесс завершает горячую обработку трубы. Трубка (называемая исходной трубкой) после отделки и проверки становится готовым продуктом.

Сварные трубы и трубы

С тех пор, как стало возможным производить полосы и пластины, люди постоянно пытались согнуть материал и соединить его края, чтобы изготовить трубу и трубку. Это привело к развитию старейшего процесса сварки - кузнечной сварки, которому более 150 лет.

В 1825 году британский торговец скобяными изделиями Джеймс Уайтхаус получил патент на производство сварных труб. Процесс заключался в ковке отдельных металлических пластин на оправке для получения трубы с открытым швом, а затем нагреве сопрягаемых кромок открытого шва и их сварке путем механического сжатия на волочильном стане.

Технология развилась до такой степени, что полосу можно было формовать и сваривать за один проход в сварочной печи. Развитие этой концепции стыковой сварки завершилось в 1931 году процессом Фретц-Мун, разработанным американцем Дж. Муном и его немецким коллегой Фрецем.

Сварочные линии, использующие этот процесс, до сих пор успешно работают при производстве труб наружным диаметром до ок. 114 мм. Помимо этого метода сварки горячим давлением, при котором полоса нагревается в печи до температуры сварки, в период с 1886 по 1890 годы американец Э. Томсон разработал несколько других процессов, позволяющих электрически сваривать металлы. Основанием для этого послужило свойство, открытое Джеймсом П. Джоулем, согласно которому прохождение электрического тока через проводник вызывает его нагревание из-за его электрического сопротивления.

В 1898 году компания Standard Tool Company, США, получила патент на применение контактной сварки при производстве труб. Производство электросварных труб и труб получило значительный импульс в США, а гораздо позже в Германии после создания станов непрерывной горячей прокатки полосы для производства объемного исходного материала, необходимого для крупномасштабного производства. Во время Второй мировой войны был изобретен процесс аргонодуговой сварки – опять же в Соединенных Штатах – который позволил эффективно сваривать магний в авиастроении.

В результате этого развития были разработаны различные процессы сварки в среде защитного газа, преимущественно для производства труб из нержавеющей стали. Для магистральных трубопроводов большой мощности метод сварки под флюсом занял лидирующее положение при сварке линейных труб диаметром более ок. 500 мм.

Электросварочный трубный стан

Стальная полоса в рулоне, нарезанная на необходимую ширину из широкой полосы, с помощью ряда формовочных валков формуется в оболочку разной длины. Продольные кромки непрерывно соединены высокочастотной контактной/индукционной сваркой.
Затем сварной шов корпуса разной длины подвергается электрической обработке головки, размеру и обрезке на заданную длину с помощью летучей отрезной машины. Обрезанную трубу распрямляют и придают квадратную форму с обоих концов.
За этими операциями следует ультразвуковой контроль или гидростатические испытания.