Технология изготовления бесшовных труб

Цельнотянутые (бесшовные, сплошные) трубы изготовляются в три этапа:

1. Круглый или граненый слиток диаметром 250..600 мм и массой 0,6…3 т прошивается на прошивочном стане. Валки (грибовидной или дисковой формы) установлены под углом 9–14 друг к другу. Заготовка продавливается через оправку, а из-за растягивающих напряжений, создаваемых вращающимися валками, происходит течение металла от центра слитка, и за счет этого без больших усилий происходит прошивка отверстия. На прошивочном стане получают гильзу.

2. Раскатка гильзы на оправке, в результате чего уменьшаются внутренний и наружный диаметры ее, и увеличивается длина заготовки. Получают трубу диаметром свыше 57 мм.

3. Прокатка гильзы для уменьшение ее диаметра уже на прокатном стане без оправки.

Сварные трубы изготовляются диаметром до 2500 мм. Они дешевле бесшовных, но менее надежны и прочны. Сначала проводится формовка плоской заготовки в трубу, далее сваривается продольный стык, проводится отделка и правка. Заготовка изготовляется в виде ленты или берутся листы, шириной равные длине трубы. Используются следующие способы продольной листовой сварки при изготовлении труб: электродуговой под слоем флюса, электроконтактной сопротивлением, кузнечной (печной).

Рис. 8.8. Схема электроконтактной сварки труб

При непрерывной печной сварке проводится нагрев заготовки до 1300…1350 С, стык обдувается кислородом или воздухом, металл разогревается до расплавления и проводится кузнечная сварка стыка кромок трубы, сжатой роликами непрерывного стана.

При электроконтактной сварке (рис. 8.8) заготовка поступает в трубоэлектросварочный стан и сжимается. Стык разогревается электрическим током низкого напряжения (6…10 В), подаваемым через сварочные ролики, и при охлаждении сваривается.

8.6. Резка металлов

При изготовлении строительных конструкций, при монтажных работах и ремонте машин необходимо разрезать сортовой прокат, элементы конструкций, детали машин.

Используются следующие способы резки материалов:

1. Механические:

- ручные (ножовка, ножницы по металлу, зубило,…);

- механизированные (фреза, резец, сверло, механическая ножовка, штамп, отрезной круг, механические ножницы - «гильотины»…).

2. Электродуговая резка.

3. Газовая (кислородная) резка.

4. Плазменная резка.

Ручные способы резки металлов применяются в основном в бытовых условиях. При небольших объемах работ эффективно использование отрезных (бакелитовых и др.) кругов: шов получается ровный, нет деформаций металла, но относительно низкая производительность процесса и требуются повышенные меры безопасности при резке металлов. При резке в условиях строительной площадки, при монтаже и демонтаже конструкций наиболее эффективна кислородная резка. На машиностроительных заводах и заводах строительных конструкций применяются в основном штампы для листовой штамповки металла и механические ножницы («гильотины») для разделки проката (листов, круга, шестигранника, швеллера,…).

Использование электродуговой резки нерационально, т. к. процесс резки малопроизводителен и получается плохое качество реза, поэтому во многих случаях необходима его последующая механическая обработка. Следовательно, электродуговую резку можно использовать только при малых объемах работ, когда одновременно проводится изготовление конструкции и подготовка элементов для сварки, т. е. в случаях организационных трудностей применения более эффективного способа резки параллельно с электродуговой сваркой.

Газовой резкой называют процесс сжигания металла в струе кислорода и удаление этой струей образовавшихся окислов.

Чаще всего используется кислородно-ацетиленовая резка, при которой не плавится металл, а плавится окисел металла. Процесс идет в следующей последовательности.

1. Металл сначала нагревается до температуры вспышки его в атмосфере кислорода с выделением тепла Q (напри­мер, 1300 С для малоуглеродистой стали):

C₂H₂ + O₂  CO₂+ H₂O + Q.

2. Подается струя режущего кислорода, образуются окислы металлов и при окислении металла выделяется тепло Q:

Fe + O₂  FeO + Q.

3. Окислы металлов плавятся и выдуваются струей кислорода.

На плавление окислов (пункт 3) затрачивается тепло, но одновременно с плавлением происходит образование окислов (пункт 2), сопровождаемое выделением тепла Q, поэтому процесс резки поддерживается непрерывно.

В начальный период резки (пункт 1) при сгорании ацетилена в атмосфере кислорода металл нагревается до температуры вспышки. После начала резки открывают вентиль подачи режущего кислорода (пункт 2). При резке стали около 70 % тепла выделяется при сгорании металла в атмосфере кислорода и только 30 % дает подогревающее пламя сгорания ацетилена в кислороде.

Процесс кислородной резки металла получается более экономичным по сравнению с процессом плавления металла, т. к. температура плавления окислов ниже температуры плавления металла.

Не все металлы можно разрезать кислородной резкой, а только в случаях, когда выдерживаются условия:

1. Температура плавления металлов выше температуры их воспламенения в атмосфере кислорода.

2. Пленка образовавшихся окислов не должна препятствовать дальнейшему окислению металла.

3. Количество выделяющейся теплоты должно быть достаточным для поддержания процесса резки.

4. Чтобы не прерывался процесс, теплопроводность металла не должна быть высокой.

5. Образовавшиеся окислы должны легко выдуваться кислородной струей.

Из этого следует, что легко режется технически чистое железо и малоуглеродистая сталь. При содержании углерода более 0,7 % процесс резки затруднен, т. к. у этих сплавов температура воспламенения металла достигает значений температуры его плавления. Также трудно режется сталь, содержащая более 5 % легирующих элементов.

Чугуны, высокохромистые стали, медные и алюминиевые сплавы не поддаются нормальному процессу кислородной резки по ряду причин (табл. 8.2).

Таблица 8.2