Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине: Основы технологических процессов обработки металлов давлением

тема: Технология производства прямоугольных и профильных электросварных труб

Студент: Белорусцев Я.А.

Группа: НМТ-272201ду

Екатеринбург 2019

Введение

В данном курсовом проекте, направленном на разработку и усовершенствование технологии производства прямоугольных и профильных электросварных труб из углеродистых марок, стали с целью удовлетворения потребностей заказчиков, а также получения труб более высокого качества с меньшими энергетическими затратами, а следовательно, высокой экономической эффективностью и производительностью процесса.

Описание существующих технологий

Профильные трубы изготавливаются для сборки металлоконструкций различных габаритов и назначения: каркасов, ангаров, временных и постоянных теплиц. Стандартный металлопрокат с круглым сечением для таких целей не подходит, так же, как и не годятся профильные трубы для водо- и газопроводов.

Чтобы убедиться в целесообразности выпуска профильных труб, стоит ознакомиться с широким перечнем сфер применения данных изделий:

профильные трубы стандартной конфигурации. Сфера использования расширена на конструирование строительных лесов, трубопроводов, защиту кабельного оборудования, формирование систем орошения или ограждения.

магистральные профили. Используются при строительстве крупногабаритных трубопроводов с частыми перепадами давления в качестве опорных сегментов (данные трубы чаще всего изготавливаются по ТУ производителя и под индивидуальный заказ).

профильный металлический прокат с повышенной устойчивостью к химическим соединениям. Востребован в пищевой, фармацевтической и химической отраслях.

машиностроительные профили. Применяются в производстве автомобильных поршней, валов, цилиндров, подшипников.

Различны также виды сечения профильных изделий. Оно бывает овальным, плоскоовальным, квадратным, прямоугольным, многоугольным. По отдельному заказу предприятие может иметь возможность производства профилей с сечением в форме треугольника, шестиугольника и т.д.

В сфере строительства востребованы трубы квадратного и прямоугольного сечения

Существует несколько способов изготовления профилей. В зависимости от практикуемого метода производства будут отличаться свойства изделия:

Горячекатаные профильные изделия бесшовного типа: используются в средах, требующих повышенных показателей прочности. Обычно антикоррозийны, устойчивы к любым агрессивным кислотам и веществам.

Холоднокатаные профили либо же стандартные: более упругие конструкции, способные выдерживать значительные перепады давления.

Холоднокатаные профили электросварного типа: прочные и долговечные конструкции, но только при соблюдении норм эксплуатации.

Массовое производство труб, различных по назначению, требуют корректировки в списке требуемого оборудования. Ниже представлена схема производства стандартных профильных труб, которую следует варьировать в соответствии с разработанным бизнес-планом.

заготовка сварка прямошовный труба

Технология изготовления профильной трубы

Теоретически создание профилей с квадратной или прямоугольной формой сечения требует наличие одного лишь станка - вальцовочного, способного обеспечить достаточные для формования условия. Данный способ производства подразумевает закупку обыкновенных стальных труб с круглым сечением и доработку их на вальцовочном стане.

Одним из способов получения профильных труб является прокатка круглых изделий на вальцовочном станке

Полученный металлопрокат будет визуально полностью соответствовать представлениям потребителя о прямоугольных профилях, но в технологическом плане подобные изделия будут считаться выполненными непрофессионально. Способ вальцовки из готовых круглых труб подойдет тем предпринимателям, которые не планируют запускать линию профилей для масштабных задач (таких, как постройка каркасов для ангаров или даже жилых домов).

Деформированные на вальцовочном стане профили могут применяться только в качестве основы для выносной рекламы (штендеров-мимоходов), для удовлетворения нужд частного строительства, мебели и декоративных интерьерных элементов.

Покупательским спросом данные изделия пользоваться будут, но они совершенно не будут подходить для организации тех конструкций, к которым предъявляются более высокие нормы безопасности и надежности.

Если планируется выпуск более качественных изделий (что значительно расширяет варианты сбыта готовых изделий), то наиболее приемлемым вариантом для организованных предприятий будет производство профильной трубы по полному циклу, включающему в себя множество последовательных этапов.

На производство труб во всем мире идет примерно 10 % общего объема выпускаемой стали. По этой достаточно солидной цифре можно судить о востребованности таких изделий. Существуют разные виды труб и способы их изготовления. В данной статье речь пойдет о сварных прямошовных.

Материалы для изготовления труб

Чаще всего для производства труб используются углеродистые марки стали. Они отличаются высокой прочностью и твердостью, но низкой износо- и теплостойкостью. Несколько уступают им по популярности низколегированные и легированные стали. При этом за счет легирующих элементов их свойства удается улучшить. Так, хром используется для повышения твердости, никель - прочности и пластичности, марганец - твердости и износостойкости, а алюминий - жаростойкости.

Этапы изготовления труб

Изготовление прямошовных электросварных труб выполняется на основании ГОСТов 10706-76, 10705-80 и 10704-91. Технологический процесс включает в себя несколько этапов:

Порезка листового металла. Операция выполняется с помощью агрегатов продольной порезки. Они отличаются производительностью и рассчитаны на работу с металлами разной толщины и ширины. Агрегаты продольной порезки дают возможность с высокой точностью изготовлять полосы металла одинаковой ширины. Это в дальнейшем обеспечивает схождение кромок полос при формовке трубной заготовки.

Правка полос. На данном этапе полосы пропускаются через систему спаренных горизонтальных валков. Таким образом устраняются дефекты поверхности (например, волнистость).

Сварка полос. Эта операция позволяет получить одну бесконечную полосу. Она выполняется с помощью полуавтоматической сварки под флюсом. Такой способ соединения металлов обеспечивает формирование прочных и пластичных швов с минимально возможным количеством дефектов. Полученная бесконечная полоса передается в накопитель.

Формовка трубной заготовки. Чтобы придать плоской заготовке форму трубы, ее пропускают через систему горизонтальных и вертикальных валков. Каждая последующая пара валков уменьшает радиус заготовки, пока ее кромки максимально не сблизятся друг с другом.

Сварка продольного шва. Для этой цели применяется высокочастотная сварка. При ее использовании соединяемые кромки заготовки нагреваются токами высокой частоты до температуры плавления, а потом сдавливаются обжимными роликами. В результате образуется прочное и долговечное соединение. Высокочастотная сварка может проводиться индукционным или контактным способом. Оба они задействуются при изготовлении труб:

В первом случае нагрев осуществляется с помощью индуктора. Он возбуждает в трубной заготовке, проходящей сквозь его витки, высокочастотный переменный ток. Этот процесс очень быстрый и занимает не более трех секунд.

Высокочастотная сварка прямошовных труб

При использовании контактного способа сварки ток от высокочастотного генератора подводится с помощью контактов. Они остаются неподвижными и в процессе сварки скользят по перемещающимся вдоль них трубным заготовкам. Недостатком способа является необходимость периодической замены контактов.

Высокочастотная сварка позволяет со скоростью до 50 м/мин. изготавливать трубы диаметром до 426 мм с толщиной стенки до 8 мм.

Снятие грата. Эта операция выполняется для улучшения внешнего вида и качества сварочного шва.

Калибровка. На данном этапе устраняется овальность труб и обеспечивается точность их геометрических размеров и форм. Для этого изделия сначала остужают с помощью воды, а затем пропускаются через калибровочные валки.

Профилирование. Такая операция выполняется только при изготовлении профильных труб. Для этого круглые заготовки пропускаются через формовочные валки, которые и придают им прямоугольную или квадратную форму.

Порезка. На данном этапе бесконечная труба режется на отрезном станке для получения изделий заданной длины.

Контроль качества труб. Э тап является одним из важнейших. Он включает в себя три вида проверки: неразрушающий контроль сварного шва, гидроиспытание и сплющивание:

Согласно положениям ГОСТа 10705-80, для проведения неразрушающего контроля может использоваться магнитный, ультразвуковой, вихретоковый или рентгеновский способ. Чаще всего используется ультразвуковой. Это недорогой, но эффективный метод обнаружения дефектов в сварных швах. Он выполняется автоматически, а сам дефектоскоп устанавливается в линию стана. Соответственно, проверку проходит 100% швов. При обнаружении дефектов они исправляются, а отремонтированные трубы, помимо ультразвуковой дефектоскопии, в обязательном порядке проходят гидроиспытание.

Гидроиспытанию подвергается 15 % труб от партии. Сама процедура прописана в ГОСТе 3845-75. Заключается она в кратковременном повышении давления (на 5 секунд) до 30 или 60 кгс/см2. Трубы должны выдерживать его без деформации, а на их поверхности не допускается появления потеков жидкости.

Испытанию на сплющивание подвергаются две трубы из партии. Оно проводится в соответствии с положениями ГОСТа 8695-75. Трубы сплющиваются до расстояния между стенками, равного, наружного диаметра. При этом на их поверхности не должно появиться трещин или надрывов.

На заключительном этапе состояние поверхности труб контролируется визуально, они упаковываются и отгружаются потребителю или на склад.

Схема изготовления сварных прямошовных труб

Применение электросварных прямошовных труб

Электросварные прямошовные трубы универсальны. Они используются в сфере ЖКХ, машиностроении и промышленных отраслях. Чаще всего такие трубы применяются для сооружения инженерных сетей, эксплуатирующийся при повышенных нагрузках. К ним относятся нефте-, газо- и водопроводы, а также сети отопления. Способность электросварных труб выдерживать высокое давление позволяет с успехом использовать их для прокладки локальных и магистральных коммуникаций.

Стальные трубы можно обоснованно назвать уникальным строительным материалом. С их помощью сооружено немало конструкций, достойных занесения в Книгу рекордов Гиннесса. К ним относятся самые длинные в мире трубопроводы для транспортировки различного сырья: нефтепровод «Дружба» (8900 км), газопровод «Запад - Восток» (8407 км), аммиакопровод (2500 км) и даже спиртопровод (135 км). Самым сложным подводным сооружением можно назвать подводный газопровод Langeled. Он состоит из труб диаметром 1200 мм, уложен на глубине до 1200 м и имеет длину 1200 км.

Производство оборудования

В отличие от бесшовной, труба электросварная по всей длине имеет сварной прямой или спиралевидный шов. Она изготавливается методом проката, формовки и сварки штрипса из низколегированных и углеродистых сталей и широко применяется в строительстве, газо- и водоснабжении, машиностроении. Различают трубы эсв малых (до 110 мм), средних (до 480 мм) и больших диаметров (свыше 480 мм).

Трубы стальные электросварные (ЭСВ), ГОСТ 10704, 10706

Стандартная длина трубы 6,0 метров и 12,0 метров

Применение

Труба стальная электросварная находит применение в самых различных сферах:

Строительство для возведения различных сооружений и конструкций, где они зачастую применяются в качестве профилей, а также для изготовления офисной и домашней мебели. С помощью эсв труб ГОСТ 10704 создают ограждения дачных участков, веранд и детских площадок в детсадах и дворах;

Создание систем трубопроводов для транспортировки различных сред воды, нефти, газа и т.д., а также изготовления кожухов для защиты коммуникаций.

Машиностроение в авиа-, автомобилестроении, судо- и тракторостроении для создания надежных и износостойких конструктивных элементов.

Промышленность для производства машин и приборов, холодильного и другого оборудования, а также в качестве промежуточного сырья для других изделий.

Выбор наиболее перспективной технологии

Удельный вес сварных труб в общем производстве непрерывно растет, что объясняется высокой технологичностью и экономической целесообразностью получения такой продукции высокого качества. Такие изделия изготавливают разными способами сварки (Далее "сварка" - "Св."; ): печной; в защитном газе; электросваркой.

Печной сваркой изготавливают стыковые соединения труб диаметром от 10 до 114 мм при толщине стенки 2...5 мм. Этот способ производства водогазопроводных изделий является наиболее продуктивным. Трубосварочные станы привычно имеют 6...12 формовочно-сварочных клетей дуо. Для последующей, после Св., обработки изделий используют многоклетьевые редукционные и калибровочные станы.

Исходным продуктом являются штрипсы (ленты) из конструкционной низкоуглеродистой стали (обычно до 0,18% С). Штрипс в рулонах с размотчика подается в нагревательную туннельную печь, где сталь нагревается до 1280...1320° С. По выходе из печи кромки штрипса обдуваются воздухом, что повышает температуру кромок до 1390...1480° С, кроме этого, сталь очищается от окалины и шлака. Затем штрипс попадает в формовочно-сварочный стан с горизонтальными и вертикальными консольными валками, имеющими соответствующие ручьи. В первой вертикальной паре валков полоса обращается на угол 220...270°. Перед следующей парой уже горизонтальных валков кромки штрипса вторично обдуваются воздухом, часто обогащенным кислородом, что повышает температуру металла кромок до 1500° С. При этом сопло одновременно обеспечивает направление штрипса в Св. валки, где штрипс скручивается в трубу, кромки стали соединяются и происходит их Св..

В следующих валках создается усилия для протяжки штрипса через печь и формовочные валки и для дополнительного обжатия, которое улучшает качество шва. Характерной чертой получения труб этим способом является неравномерное распределение температуры по сечению полосы. Кромки штрипса должны иметь достаточно высокую температуру, чтобы обеспечить получение качественной Св.. Одновременно с этим более низкая температура средней части штрипса позволяет сохранить достаточную прочность для надежной транспортировки его через печь и формовочную клеть. Неравномерный нагрев штрипса по сечению обеспечивается соответствующим регулированием пламени горелок печи. Кроме этого, двойной обдув кромок также способствует их разогреву вследствие некоторого сжигания поверхностного слоя металла полосы. Привычно после формовочно-сварочного стана труба, имеющая температуру до 1000° С, сразу поступает на редукционный стан для уменьшения диаметра (редуцирования).

Процесс редуцирования представляет собой прокатку на многоклетьевом непрерывном стане без применения оправки. Привычно прокатку выполняют со значительным натяжением между клетями, в результате чего уменьшается не только диаметр трубы, но и толщина стенки. Многоклетьевые (до 20 клетей) редукционные станы имеют двух-или трехвалковые клети, причем наиболее распространены двухвалковые. Оси валков наклонены к горизонту на 45° и относительно друг друга на 90°. Редукционные станы используют для производства труб широкого сортамента диаметром 6...80 мм. В качестве исходных служат изделия диаметром до 180 мм и выше. При редуцировании используют круглые калибры, относительное уменьшение диаметра в каждом из которых составляет 7...14%.

Применение редукционных станов позволяет расширить сортамент станов печной сварки, используя только один или несколько исходных размеров труб. После редукционного стана привычно выполняют прокатку на калибровочном стане, состоящего из трех клетей: двух крайних горизонтальных и средней с вертикальными валками. Назначение калибровочного стана - увеличить точность размеров трубы по диаметру.

Технологический процесс строится таким образом, что к заднему концу ленты данного рулона приваривается передний конец следующего рулона. Это создает непрерывность процесса формирования. Чтобы избежать остановки стана, за сварочной машиной концов рулонов есть петлеобразователь, где накапливается лента длиной, достаточной для нормальной работы печи и формовочного стана при некоторых задержках на Св. концов. Исходя из формовочного агрегата, труба попадает в 14-клетьевой редукционный стан и затем в калибровочный. Разрезание изделия на мерные длины производится летучей пилой на ходу. Производительность таких станов может составлять 250 тыс. т в год, она зависит от сортамента и скорости выхода трубы из стана, которое принимается от 90 до 300 м/мин и выше.

Предложение альтернативного варианта технологии

На данный момент не существует альтернативной технологии производства сварочных труб, однако постоянно происходит улучшение существующей технологии.

Автоматизация процесса

Контроль качества сварных соединений неразрушающими методами производится работниками службы контроля (ПИЛ специализированных управлений по контролю и т.п.).

3.7.При выполнении сварочных работ следует своевременно оформлять исполнительную производственную документацию и акты промежуточной приемки в соответствии с перечнем, представленным в ВСН 012-88«Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ (часть 2)», в том числе:

список сварщиков, составляемый службой главного сварщика форма № 2.3;

журнал сварки труб, который ведет производитель работ форма № 2.6. (2.6 а);

заключение по проверке качества сварных соединений физическими методами контроля, составляемое службой контроля качества форма № 2.9;

заключение о результатах механических испытаний, контрольных и допускных сварных соединений составляемое службой контроля качества форма № 2.1.

3.8 Технические критерии и средства контроля операций и процессов приведены в табл.

Таблица

Заключение

Целью данной курсовой работы было освоение производства прямоугольных и профильных сварочных труб.

Были описана технологии производства, выбрана наиболее перспективная технология, предложена технология усовершенствования уже имеющейся технологии производства.

Библиографический список

1. Биск М.Б., Грехов И.А., Славин В.Б. Холодная деформация стальных труб: т.1. Ср. - Уральское кн. изд - во. Свердловск, 1976. 231с.

2. Биск М.Б., Грехов И.А., Славин В.Б. Холодная деформация стальных труб: т.2. Ср. - Уральское кн. изд - во. Свердловск, 1977. 231с.

3. Отчет по работе ЦЗЛ №14-2002. Общая концепция технологического обеспечения качества холоднодеформированных труб. Первоуральск: ОАО НТЗ, ЦЗЛ, 2002. 30 с.

4. Отчет ЦЗЛ. Совершенствование формы оправки с криволинейной образующей для производства труб готового размера повышенной точности. Первоуральск: ЦЗЛ, 2001. 31 с.

5. Расчет маршрутов изготовления холоднодеформированных труб: Учебное пособие / А.А. Богатов, О.И. Мижирицкий, А.В. Тропотов. Свердловск: УПИ, 1989. 116с.

6. Розов Н.В. Производство труб: Справочник. М.: Металлургия, 1974. 600с.

7. Технология производства труб: Учебник для вузов / Потапов И.Н., Коликов А.П., Данченко В.Н. и др. М.: Металлургия, 1994. 528 с.

Размещено на Allbest.ru