Автор: редакционная статья

Категории: трубное производство

Описание конечных стадий технологии производства горячедеформированных бесшовных труб. Некоторые вопросы отделки трубной продукции.

Трубное производство

На третьем этапе производства заготовка приобретает окончательные размеры во время обработки на редукционно-растяжном прокатном стане или калибровочном стане.

В зависимости от метода производства используемые инструменты: пилигримовые дорны, штанги оправки, валки, – подвергаются различным нагрузкам. Причиной таких нагрузок является достаточно длительный контакт между горячей заготовкой и инструментом. Чтобы добиться максимальной стойкости и  производительности инструмента, следует правильно выбирать сталь для производства инструмента. Главными требованиями к стали являются:
• Хорошая теплостойкость
• Высокая разгаростойкость и износостойкость
• Хорошая вязкость.

Далее происходит обработка труб (после охлаждения на охладительных столах) на правильных станах. После этого трубы, в зависимости от назначения и предъявляемых требований, подвергаются отделочным операциям – термическая обработка, обрезка концов труб, порезка на мерные части, нарезка резьбы и фаски, навинчивание муфт, гидравлические и другие испытания, контроль качества и свойств, обработка поверхности, ремонт.

Отделка труб заключается в проведении ряда операций, которые невозможно осуществить в процессе прокатки  (горячей и холодной деформации). Некоторые из перечисленных отделочных операций применяются ко всем трубам, независимо от их назначения, другие являются специфическими, обусловленными условиями использования труб.

Для выполнения операций по отделке, контролю и сдачи труб применяют соответствующее технологическое оборудование.

Оборудование для резки и подготовки концов труб. Для этих операций применяют трубообрезные и трубоподрезные станки, дисковые пилы с абразивным и металлическим кругами, установки для огневой и плазменной резки труб. Резцовые трубоподрезные станки используют для подрезки торцев, снятия наружных фасок и внутренних заусенцев. В современных тру- боподрезных станках барабанного типа обработку нескольких труб производят одновременно при непрерывном движении барабана, причем трубы закреплены неподвижно, а подрезка производится многорезцовыми головками.
Оборудование для правки труб. Правку труб путем однократного или многократного упруго-пластического изгиба, растяжения, кручения, а также обкаткой и раздачей, осуществляют на правильных прессах, роликовых и косовалковых правильных машинах и на другом специальном оборудовании.
В соответствии с применяемыми способами правильные машины могут быть разделены на роликовые и косовалковые. Первые не устраняют овальности сечения трубы и лишь частично выправляют ее по оси, поэтому их применяют для предварительной правки. В косовалковых машинах с гиперболоидными валками осуществляют окончательную правку как по сечению, так и вдоль трубы.
Трубы, имеющие значительную исходную кривизну, например, после волочения или термической обработки, не могут быть непосредственно заданы в косовалковую машину для окончательной правки, так как большая искривленность препятствует необходимому в этом случае вращению трубы. Поэтому трубы предварительно правят в роликовых машинах с несколькими последовательно расположенными в шахматном порядке роликами.
В зависимости от взаимного расположения валков косовалковые правильные машины можно разделить на три типа: горизонтальные, в которых давление правильных валков передается на выпрямляемую трубу в горизонтальной плоскости; вертикальные, в которых давление передается в вертикальной плоскости; машины с закрытыми калибрами, где давление на трубу передается в трех плоскостях, пересекающихся по оси трубы.
В машинах первого типа обычно используют гиперболоидные валки одинаковых размеров, из которых четыре - приводные, а три - холостые. При этом, три валка установлены ниже оси правки, а четыре выше. Каждый верхний валок установлен над соответствующим нижним. Исключение составляет последний верхний валок, расположенный с выходной стороны машины.
Благодаря расположению валков трубе придается вращательно- поступательное движение, что обеспечивает правку трубы во всех плоскостях.
Для правки профильных и тонкостенных труб малого диаметра применяют правильно-растяжные машины. Трубу подвергают растяжению до 3% ее длины, при этом некоторое изменение формы поперечного сечения не выводит размеры трубы за пределы допусков. Этот способ правки требует довольно простого оборудования, является эффективным для правки профильных труб, но малопроизводителен и не применяется в условиях массового производства.
Тонкостенные трубы большого диаметра правят при введении в них воды под большим давлением. Такой процесс получил название экспандирования; при этом несколько увеличивается диаметр готовых труб.
Оборудование для обработки концов нарезных труб предназначено для обработки концов труб нефтяного сортамента, геологоразведочных и водогазопро- водных. Оно подразделяется на три основные группы: оборудование для калибровки и высадки концов труб, для проточки и расточки концов труб, нарезки резьбы на трубах.
Концы труб калибруют на специальных прессах различных конструкций с тем, чтобы получить точные геометрические размеры. На прессах раздают конец трубы до требуемого размера специальным пуансоном и обжимают его наружный диаметр разъемной матрицей или калибрующим кольцом.
Высадку концов труб выполняют на гидравлических прессах или горизон- тально-ковочных машинах для повышения прочности резьбовых соединений. Перед высадкой трубы нагревают в щелевых газовых печах или индукционных устройствах до 1200... 1280 °С. Высадка достигается осаживанием трубы пуансоном в закрытую полость штампа. Высадку выполняют в одну или несколько операций. Наибольшее распространение для высадки концов труб получили горизонтально-ковочные машины, обладающие высокой производительностью, обеспечивающие высокую точность размеров и чистоту поверхности высаженного конца. Горизонтально-ковочные машины имеют много ручьев, и поэтому несколько операций высадки может быть сделано с одного нагрева. Высадочные прессы имеют только один ручей, и поэтому число операций нагрева должно соответствовать числу операций высадки. При высадке трубу зажимают в разъемной матрице, одна половина которой подвижна, а другая неподвижна. Пуансоны установлены в ползуне, совершающем возвратно- поступательное движение.
Для проточки и расточки концов труб (в основном с высаженными концами) используют специальные трубопроточные станки. По конструкции станки для проточки труб аналогичны токарным станкам. Для нарезания наружной и внутренней резьбы на трубах служат специальные станки. В зависимости от типа нарезаемой резьбы, назначения и геометрических размеров труб используют станки разной конструкции с различными видами резьбонарезного инструмента.
В настоящее время применяют резьбовые трубонарезные станки, в которых при нарезке резьбы труба вращается. В отличие от токарных эти станки имеют полый вращающийся шпиндель, в котором закреплена труба и универсальный суппорт, а задняя бабка отсутствует. Современные станки позволяют выполнять весь комплекс операций по обработке концов трубы: проточку по цилиндру или конусу, снятие фаски и нарезку резьбы.
В отечественной промышленности используют также станки, в которых труба закреплена неподвижно, а нарезная головка в процессе нарезки надвигается на нее. Для нарезки резьбы применяют патроны с круглыми гребенками или с тангенциальными плашками, резьбо-фрезерными устройствами и специальными, нарезными головками.
Для нарезания резьбы специальных видов (цилиндрической, конической, трапецеидальной и др.) на бурильных штангах и высокопрочных трубах применяют также резьбофрезерные станки. Эти станки имеют сравнительно низкую производительность. Для нарезки конической резьбы по конусу с одновременной проточкой на конус конца трубы используют станки-автоматы. Дл нарезки цилиндрической резьбы на водогазопроводных трубах применяю высокопроизводительные плашечные станки-автоматы. В последнее врем получает также распространение высокопроизводительный метод накатю резьбы специальными роликами на водогазопроводные трубы. Этим методоь можно наносить резьбу и на тонкостенные трубы.
Оборудование для изготовления соединительных фитингов. Для изготовление соединительных фитингов (муфт и ниппелей), а также предохранительных де талей, используемых для сохранения резьбы в период транспортировки и хра нения труб, применяют отдельные станки и агрегаты, а также комплексные автоматические линии. На автоматических линиях выполняют весь комплекс операций по изготовлению фитингов.
Оборудование для ремонта и улучшения качества поверхности труб предназначено для удаления дефектов и повышения класса чистоты наружной и внутренней поверхности труб и включает станки для обточки и расточки, шлифовки и полировки поверхности, местного ремонта труб, а также песко- и дробеструйные установки.
Обточке наружной и расточке внутренней поверхности подвергают горячекатаные и прессованные трубы на специализированных токарных станках.
Местный ремонт наружной поверхности труб выполняют на подвесных или стационарных станках с шлифовальным кругом. Для перемещения и кантовки труб используют рольганг и специальные люнеты. В зависимости от направления перемещения и конфигурации дефекта на подвесных станках изменяют направление оси шлифовки относительно оси трубы, поворачивая станок.
Сплошную шлифовку и полировку наружной поверхности труб выполняют на бесцентровых шлифовальных станках, рабочим инструментом которых служит абразивная лента или шлифовальный круг.
Шлифовку внутренней поверхности труб осуществляют на внутришлифо- вальных станках, используя для этого вращающиеся абразивные сегменты, закрепленные на штанге, вводимой внутрь трубы. Вместо абразивных сегментов применяют также металлические щетки различной жесткости (иглофрезы). Высокое качество поверхности получают на ленточных внутришлифовальных станках, в которых рабочим инструментом служит бесконечная абразивная лента, прижимаемая к обрабатываемой поверхности резиновым баллоном, вводимым на полой штанге, через который подается сжатый воздух. Для отсоса абразивной пыли станки снабжены пылесосами.
Песко- и дробеструйные установки применяют для очистки внутренней поверхности песком и металлической дробью, которые продувают сжатым воздухом через внутренний канал трубы. Для длинномерных труб применяют спаренные установки, на которых трубы проходят последовательную обработку с одного и другого конца, что обеспечивает равномерный съем металла по длине.
Оборудование для испытания и инспекции труб. К нему относится комплекс оборудования, обеспечивающего проверку соответствия труб техническим условиям.
4. Широкое распространение для проверки прочности труб и сварных соединений, а также герметичности резьбовых соединений получили гидравлические прессы, в которых трубы испытываются гидравлическим давлением. Применяют одно- и многопозиционные прессы для испытания труб внутренним давлением до 125 МПа. Прессы оборудованы неподвижной и подвижной головками, механизмами установки трубы на позицию обработки и выдачи после испытания, системой гидравлики. Трубы уплотняются манжетами, встроенными в головки. Для испытания труб разной длины предусмотрена перемещающаяся головка. Рабочая жидкость (вода или эмульсия) закачивается через неподвижную головку. После создания необходимого давления и заданной выдержки давление сбрасывается, и рабочая жидкость сливается. Контроль определенных параметров труб выполняют во время проведения промежуточных операций и при сдаче готовых труб (визуальный осмотр, замер геометрических размеров различными приспособлениями и приборами неразрушающего контроля). Визуальный осмотр и контроль с применением приспособлений проводят на столах, оборудованных усиленным местным освещением. Внутреннюю поверхность труб осматривают, устанавливая конец трубы у светящегося экрана, протягивая сквозь трубу электрическую лампочку или применяя перископы. Наружную поверхность трубы осматривают, перекатывая их на столах или перемещая по рольгангу с принудительным вращением вокруг оси трубы.
В последние годы в отечественной и зарубежной практике широкое распространение получили приборы неразрушающего контроля качества и геометрических размеров труб. Применяют ультразвуковой, магнитный, радиационный, электроиндуктивный, рентгеноскопический и другие методы контроля.
Ультразвуковые дефектоскопы используют для одновременного обнаружения дефектов на наружной и внутренней поверхностях, а также в толще труб практически любых размеров для контроля качества сварного шва и околошовной зоны, сцепления слоев биметаллических труб. Минимальные размеры выявляемых дефектов составляют по длине 0,2 мм, а по глубине 15 мкм, при этом глубина дефектов должна в 2...3 раза превышать шероховатость поверхности контролируемых труб. Скорость контроля может достигать нескольких метров в секунду. Ультразвуковые дефектоскопы состоят из датчиков, излучаемых колебания и воспринимающих отраженные волны. В качестве среды, передающей колебания трубе, используются вода и масло. При этом в воде находится вся труба, либо отдельные ее участки. Для настройки и разбраковки труб служит образец - эталон, представляющий собой отрезок трубы с искусственно нанесенными на нем недопустимыми дефектами. Контроль осуществляют несколькими искателями, используя поперечные, продольные или свободные волны. В зависимости от конструкции прибора в процессе контроля труба перемещается поступательно или вращательно-поступательно относительно неподвижных искателей (труба вращается, а искатель перемещается поступательно вдоль нее, либо наоборот). При контроле качества сварного шва применяют механический, оптический и другие способы слежения за швом.
Для визуального контроля внутренней поверхности труб диаметром 3...2000 мм и длиной до 30 м используют оптические приборы - эндоскопы. В последнее время находят применение телеэндоскопы.
Для измерения толщины стенок труб наибольшее распространение получили ультразвуковые и электроиндуктивные установки, дающие малую погрешность измерения и являющиеся достаточно простыми в эксплуатации. Длину и диаметр труб измеряют в основном оптическими и фотоимпульсными приборами, обладающими высокой надежностью и простотой в эксплуатации.
Для измерения наружного диаметра труб бесконтактными методами исполь зуют приборы различных типов. В зависимости от требований к качеству из мерений применяют приборы, абсолютная погрешность измерения которых со ставлят от нескольких десятков долей миллиметра до нескольких микрометров.
Измерение проводят при перемещении труб со скоростью, превышающей 2,. м/с. Длину труб измеряют контактными и бесконтактными приборами. И: автоматических контактных измерительных приборов наиболее широко применяют роликовые измерители. В качестве измерительного ролика часто используют ролик транспортного рольганга или валки калибровочных и правильных станов.

Далее приведены некоторые нормативные данные для нескольких наиболее распространённых для нефтяной и газовой промышленности видов труб.

                      Рекомендуемые размеры муфтовой заготовки для муфт с высокогерметичным соединением “UPJ”

Присоединяйтесь к нашим платформам: