Трубы по конструкции

При производстве особотонкостепных  труб применяют пневмопрессы для проверки герметичности. В трубы, находящиеся в ванне с водой, закачивают воздух под заданным давлением.

Проверка резьбы на трубах и муфтах проводится специальными гладкими и резьбовыми калибрами. Проверка конусности проводится при помощи нормального конусного калибра и щупа или предельных калибров (кольца или скобы). Конусность муфт проверяют по их внутреннему диаметру при помощи конусного нормального калибра и щупа или предельными калибрами (полными и неполными пробками). Для проверки резьбы применяют для каждого размера трубных соединений резьбовые калибры: резьбовую пробку и резьбовое кольцо. Все операции контроля резьбы механизированы недостаточно и проводятся главным образом вручную.

В зависимости от условий  транспортировки труб к потребителю, а также требований к сохранности  их качества применяют разные виды упаковки. Трубы малых и средних размеров (менее 250 мм) упаковывают в пакеты, имеющие круглое или квадратное поперечное сечение, масса которых определяется мощностью грузоподъемных средств (поставщика или потребителя). Трубы с высоким качеством наружной поверхности упаковывают по одной в бумагу или полиэтиленовые мешки, а затем в деревянные, пластмассовые или металлические ящики.

Готовые трубы взвешивают поштучно или пакетом. Весы отличаются устройством платформы; современные  весы имеют счетное суммирующее  устройство, позволяющее определить выпуск продукции участком (цехом) за смену, сутки и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Технико-экономические показатели производства труб

Современные трубопрокатные агрегаты имеют в своем составе ряд  трубопрокатных станов; для каждого  размера прокатываемых труб определяется часовая производительность каждого из трубопрокатных станов и выбирается меньшая из них (по «узкому» месту), которая и определяет производительность агрегата. Производительность, т/ч, любого трубопрокатного стана (форум.2)

 

А=	3600 М kи
	(Тм+Тв) а

                       (2)

 

 

 

                            

где Тм — машинное время прокатки одной штуки, с; Тв — время вспомогательных неперекрывающихся операций, с; М — масса слитка или заготовки, т; kи — коэффициент использования стана;

а — коэффициент расхода металла.

Машинное время для  каждого из станов определяют расчетом. Время вспомогательных неперекрывающихся  операций определяют хронометражем  или расчетом скорости перемещения  вспомогательных механизмов и построением  графика операций. Коэффициент использования . стана принимают равным 0,9—0,97.

 

Коэффициент расхода  металла определяют расчетом или принимают по статистическим данным. Машинное время прошивки (форм.3)

 

    (3)

 

 

где Lp + LГ — путь, проходимый передним торцом заготовки-гильзы; Lp — длина используемой части бочки валка, м; vпр - окружная скорость валков, м/с;

 φ — угол подачи; ήо — коэффициент осевого скольжения.

Длину используемой части  бочки валка можно рассчитать, пользуясь таблицей прокатки калибровки валков; для приближенных расчетов принимают 

Lp == (0,7—0,9) Lб, где Lб —длина бочки валка прошивного стана. Окружная скорость при прошивке заготовок 6—7,5 м/с, а слитков 2—3 м/с. Длину гильзы и угол подачи берут из таблиц прокатки (9—15°). Коэффициент осевого скольжения рассчитывают по ранее приведенным формулам.

Машинное время Та на автоматическом стане равно сумме времени прокатки труб tпр и времени возврата труб tав. Время прокатки трубы за один проход

tпр = Lт.а / vа , где Lт.а —длина трубы после прокатки, м. Поступательная скорость трубы, м/с, (форм.4)

 

(4)

 

где Di—идеальный диаметр валков, м; dк—диаметр калибра, м; na, — число оборотов валков.

Диаметр валков и калибра  определяют по таблице прокатки;

число оборотов валков выбирают, исходя из окружной скорости валков автоматического  стана 3,5—6 м/с. Коэффициент λ рассчитывают по ранее приведенным формулам, (для приближенных расчетов можно принимать λ = 0,75).

Время возврата трубы  на автоматическом стане tав = (Lт.а + l1 + l2) / vо,

 где Lт.а —длина возвращаемой трубы, м; l1— расстояние от заднего конца трубы до оси валков после окончания прокатки (0,6—0,8 м); l2 — расстояние от переднего конца трубы до оси валков после окончания возврата (2,0—2,5 м); vо — окружная скорость роликов обратной подачи (7—10 м/с).

Машинное время обкатки  на обкатном стане(форм.5)

 

(5)

где Lв+ Lт.о —путь, проходимый передним торцом трубы за время обкатки, м;

Lв — используемая длина бочки валка, м;

Lт.о —длина трубы после обкатки, м; vо —окружная скорость валков (3—8 м/с); ήо - коэффициент осевого скольжения (0,9— 0,95); φ — угол подачи (5—12°).(форм.6)

 

Размеры трубы и валков определяют по таблице прокатки. Машинное время  прокатки в непрерывном стане

 

(6)

 

где Dk, Di — катающий и идеальный диаметры; λ — коэффициент формы калибров (приближенно равен 0,75); lкл — расстояние между клетями;

ή - коэффициент скольжения (1,04—1,06);

n — частота вращения валков, об/мин; μ, — суммарный коэффициент вытяжки;

Lr — длина поступающей гильзы; i — число используемых клетей.

Все необходимые данные берутся из таблицы прокатки.

 

 

Так как на трубопрокатном агрегате обычно прокатывается значительное количество труб разных размеров, то определяют средневзвешенную часовую производительность агрегата Ао: (форм.7)

 

	i=n
Ао =	Σ Аimi
	i=1

 

 

 

 

 

                                                                                                                             (7)

где Аi — часовая производительность по узкому месту при прокатке труб данного размера, м/ч; mi— удельное отношение труб данного размера в общем сортаменте агрегата; п — общее число прокатываемых размеров труб.

Для определения годовой  производительности трубопрокатных агрегатов  необходимо определить годовой фонд рабочего времени оборудования То:

 То = (365-a1-a2-a3) tc [1- (kп/100)]

где a1— число нерабочих и праздничных дней; a2— число дней для планово-предупредительного ремонта; a3 — среднее число дней на капитальный ремонт;

tc — число часов работы стана в сутки; kп — планируемый коэффициент текущих простоев оборудования.

Трубопрокатные агрегаты обычно работают по прерывному графику; капитальный ремонт продолжительностью 10—12 рабочих дней проводится один раз в 2—3 года, текущих простоев планируются 3—5%. При этих условиях фактический годовой фонд рабочего времени составляет 6150—6300 ч в год.

Расход металла  при производстве труб определяется на основе технологических данных. Потери металла при производстве труб слагаются из технологически неизбежных потерь и потерь, вызванных низким качеством металла, нарушением технологии, плохим состоянием оборудования и другими подобными причинами. К первой группе потерь относятся потери, возникающие при нормальном технологическом процессе: угар металла при нагреве слитков, заготовок и труб, обрезка передних и задних концов трубы после прокатки, потери в стружку при механической обработке труб и т. п. Потери неизбежны при принятой технологии и сумма этих потерь составляет минимум отходов для данного технологического процесса. Вторая группа потерь включает главным образом дефектные участки, подлежащие удалению. Эти потери надлежащей организацией технологического процесса должны быть сведены к минимуму.

Масса mi, неизбежных потерь может быть вычислена на каждой из стадий технологического процесса в расчете на 1000 кг заданного металла при изготовлении каждого размера труб определенного назначения. Тогда расчетный коэффициент расхода металла(форм.8)

i=n

am =1000 ( 1000 - Σ mi )

i=1

 

 

 

 

(8)

Так, при производстве гладких (нефтепроводных) труб на агрегате с пилигримовым станом потери металла могут быть вычислены следующим образом. При нагреве слитков перед прокаткой металл теряется на угар и окалину т1 = 10е, где е — угар металла и окалина, % (в зависимости от конструкции печи 2,5— 3,5 %).

При обрезке готовой трубы образуется передний затравочный конец, пильгерная головка и недокатанный участок гильзы. Масса этого металла(форм.9)

т2 = γ [Fгlн +1,15 * 0,5ro θ1 (Fг+Fт) + Fтlп],                    (9)

(здесь lн—длина недокатанного участка гильзы, м (обычно 0,075—0,15 м); lп—длина обрезаемого переднего конца трубы, м (обычно 0,3—0,7 м); γ — плотность стали, кг/м³). Потери металла при разрезке трубы на мерные длины

 т3 = lп qт; при подрезке концов труб в отделке т4= lо qт;

 при снятии фаски т5= kф Sт qт,1.7т. Здесь lр — ширина диска пилы (или другого режущего инструмента (обычно 0,015—0,020 м); lо —длина обрезаемого конца, м (обычно 0,05—0,07 м); . Sт — толщина стенки трубы; kф — коэффициент, зависящий от угла наклона фаски и толщины притупления (обычно kф = 0,3); qт — масса одного метра трубы, кг/м.

Расчетный коэффициент расхода  металла(форм.10)

ам = 1000 / [1000 - (m1 + … + m5) ]              (10)

Основными видами энергии, используемой в трубосварочных цехах, являются: электроэнергия, сжатый воздух, пар и топливо (природный газ.) Удельные расходы различных видов энергии определяются по статистическим данным или в случае необходимости расчетом, исходя из потребности и графика работы установленных механизмов. Так, расход электроэнергии (потребляемая мощность Nп, кВт) определяют в зависимости от установленной мощности Ny, кВт, и коэффициента kс спроса (который колеблется в широких пределах 0,3—0,6): (форм.11)

 

Nп = Nykc                                            (11)

 

В табл. 6 приведены ориентировочные  статистические данные о расходе металла и некоторых энергоносителей при производстве бесшовных труб.

 

Таблица 6. Ориентировочный  удельный расход металла и энергоносителей  при производстве бесшовных труб

 

Агрегат	Расход на тонну готовых труб
	металла, кг	условного топлива, кг	электро- энергии, кВт/ч	воздуха. М3	пара, кг	воды, М3
Трубопрокатный агрегат с автоматическим станом 140	1,06—1,14	105	85	500	40	20—30
то же, 250	1,07—1,14	110	80	400	30	10—25
то же, 400	1,07—1,13	115	75	400	30	10—25
с непрерывным станом 30-102		150	300	450	60	10—20
с трехвалковым станом	1,08—1,27	130	140	400	60	10—20
с пилигримовым станом	1,18—1,30	95	95	150	40	10—15

 

 Перспективы развития способа производства

Обработка металлов давлением  — один из наиболее прогрессивных  способов получения изделий из металлов. Приоритетное развитие обработки металлов давлением объясняется высокой  производительностью ее основных процессов, улучшением свойств и структуры, качества поверхности и точности размеров изделий после пластической деформации. Не менее важным является ресурсосберегающий характер способов обработки давлением, т. е. значительное сокращение потерь металла в процессе производства по сравнению с другими видами обработки металлов.

Современные прокатные цеха являются высокомеханизированными и автоматизированными  производствами. Тенденция широкого внедрения автоматического управления с помощью ЭВМ является одной  из основных в развитии обработки металлов давлением и требует широкого использования результатов научных исследований, создания математических моделей технологических процессов и их реализации в алгоритмах управления технологическими системами. В этом заключается одна из причин возрастающей роли теории обработки металлов давлением, которая развивается как прикладная наука, основывающаяся на математической теории пластичности и физическом металловедению. Математическая теория пластичности позволяет с помощью общих теорем теории пластичности и различных моделей деформируемой среды разрабатывать методы расчета технологических параметров процесса, анализировать напряженно-деформируемое состояние в обрабатываемом изделии. Физическое металловедение исследует микромеханизмы пластической деформации, изменение свойств и структуры металла при больших деформациях, изучает физико-химические и механические  факторы, определяющие величину сопротивления Деформации и пластичности (деформируемости) металлов и сплавов. При решении прикладных задач (создание нового и повышение производительности действующего оборудования, разработка режимов обработки, повышение качества продукции, создание математических моделей для автоматизированных систем управления технологическими процессами) используют оба указанных направления, смежные научные дисциплины, а также современные методы экспериментального исследования процессов обработки давлением.