Изготовление труб-деталей

Для различных систем в зависимости от давления и вида рабочей среды применяют трубы из:

• Углеродистой и легированной стали;
• Меди;
• Медно-никелевых и легких сплавов;
• Латуни.

Находят применение и пластмассовые трубы из полиэтилена (только для сис­тем с небольшим давлением) и стеклопластиков. И те и другие значи­тельнолегче металлических. Предполагается, что при диаметрах более 76 мм трубы будут дешевле.

Диаметры применяемых труб колеблются от 6 до 800 мм и более, а толщина стенок — от 1,0 до 15 —20 мм. В целях унификации размеров труб и оснастки для их гибки и обработки из всего многообразия типоразмеров труб, выпускаемых металлургическими заводами, в судостро­ении применяют лишь небольшую часть.

Изготовление труб-деталей и узлов труб в цехе в общем виде скла­дывается из ряда повторяющихся операций:

1. Отжига (в том случае, если труба не подвергалась ему на металлургическом заводе);
2. Резки заго­товок;
3. Гибки труб-деталей;
4. Механической обработки (нарезки резьбы на конце трубы, отбортовки, вырезки отверстий для ответвлений и др.);
5. Сборки деталей на электроприхватках;
6. Сварки узлов труб;
7. Механической обработки после сварки (зачистки швов, проточки фланцев и колец, развальцовки);
8. Маркировки и комплектации;
9. Конт­роля швов и испытания на плотность;
10. Химической очистки и нанесе­ния антикоррозионных покрытий;
11. Грунтовки;
12. Нанесения изоляции;
13. Сборки узлов с арматурой;
14. Взвешивания;
15. Установки заглушек и сдачи готовых узлов на склад.

В зависимости от конструкции и размеров деталей и узлов прово­дят все или только часть перечисленных операций.

Резка труб на заготовки производится до их гибки, после гибки от­резают оставленные гибочные припуски. Механические способы рез­ки применяют для труб из стали, меди и медных сплавов. Существует резка дисковыми пилами, на труборезных станках, на ленточных стан­ках, абразивными кругами малой толщины.

Тепловую резку (кислородную или плазменную) применяют для стальных труб диаметром более 200 мм.

Гибку труб-деталей осуществляют главным образом в холодном со­стоянии на трубогибочных станках. В горячем состоянии с нагревом ТВЧ изгибают стальные трубы с малым радиусом погиба (от 1,5 диа­метра и менее) при диаметрах труб свыше 50 мм. В особо редких слу­чаях, когда требуется гнуть трубы с нестандартным погибом, гибку осу­ществляют в горячем состоянии на плитах.

Существует много способов гибки труб в холодном состоянии, в том числе на прессах с применением матриц и пуансонов, обкаткой роли­ком по неподвижному диску, наматыванием.

Более широко применяется способ холодной гибки наматыванием, иллюстрируемый рис. 1. При этом способе (рис. 1, а) трубу 1 для снижения трения смазывают изнутри маслом или раствором зеленого мыла и насаживают на калибрующую пробку 3, называемую дорном. Дорн с помощью штанги 6 вставляют вглубь трубы до совмещения начала первого погиба с плоскостью АА. К трубе поджимают ползун 5 с направляющими 4. Затем с помощью прижима 2 трубу закрепляют на гибочном диске 7. Приводят во вращение гибочный диск. Труба, наматываясь на диск, будет изгибаться относительно оси диска (рис. 1, б), а пробка будет скользить внутри трубы и все время находиться в районе образования погиба, что обеспечивает уменьшение сплющивания трубы и образования складок (гофрировки).

После снятия нагрузки, благодаря упругим свойствам материала, как следует из рис. 2, кривизна согнутой трубы в районе погиба уменьша­ется, при этом радиус кривизны увеличивается (рис. 3). Следователь­но, уменьшается и угол загиба трубы. Для получения нужного угла заги­ба 0 трубу необходимо согнуть на угол больший, чем 0. Приращение угла загиба ∆0 = 0₁ – 0 называют углом пружинения. На основании эксперементальных данных его можно принять от 0/40 до 0/75.

При холодной гибке несколько изменяется и форма сечения трубы в районе погиба. Толщина стенки, как показано на рис. 3, на внешней части уменьшается, а на внутренней – увеличивается. Кроме того, при некачественной гибке на внутренней стенке могут образоваться гоф­ры. Поперечное сечение трубы может исказиться, получив форму овала или эллипса. Овальность и гофры уменьшают живое сечение трубы и приводят к увеличению гидравлических сопротивлений. Относитель­ная овальность:

$K_0=\frac{a–b}{d_{\mathrm{н}}}100\%$

Где:

• а, b – больший и меньший диаметры овалов, мм;
• d_н – начальный наружный диаметр трубы, мм.

Величина К₀ в местах погибов должна быть не более 8%. Наиболь­шая относительная высота складок (h/d_н) 100% не должна превышать 3%. Предполагаемая минимальная толщина стенок в районе погиба:

$t_{\min }=\frac{(1–\gamma )t_0}{1+\gamma }$

Где:

• t₀ – начальная толщина стенки;
• $\gamma =r/R r=\frac{d_{\mathrm{н}}–d_{\mathrm{в}}}{2} – \mathrm{средний} \mathrm{радиус} \mathrm{сечения} \mathrm{трубы};$
• d_н, d_в – наружный и внутренний диаметры тру­бы;
• R – радиус погиба.

В районе погиба за счет растяжения наружных волокон несколько увеличивается и длина трубы по нейтральной оси. Длину заготовки трубы Ɩ (рис. 3) в районе погиба нахо­дят по формуле:

Ɩ = π0R/180n

Где:

• 0 — угол загиба, град;
• R — радиус погиба (после снятия упругой деформации);
• n — коэффициент, изменяющийся от 1,025 до 1,045 в зависимости от отноше­ния R/d_н и отражающий величину растяжения трубы в районе гибки.

Для гибки труб различных диамет­ров трубогибочные станки имеют сменную оснастку:

• Гибочные диски;
• Дорны;
• Ползуны.

Для гибки относи­тельно толстостенных труб применя­ют дорны с шарообразным наконеч­ником, а для тонкостенных труб — с ложкообразным. При гибке труб с требуемым высоким качеством внут­ренних поверхностей применяют дорны из текстолита или резиноткане­вые, чтобы не допустить задиров поверхности.

Трубогибочные станки могут иметь ручное или программное управление.

В станках с программным управлением программоносителем являют­ся перфокарты или перфоленты. Программой гибки задают:

• Место начала гибки на трубе;
• Угол загиба;
• Расстояние до начала следующего погиба;
• Угол между плоскостями изгиба;
• Команды начала и конца действия станка.

Кроме того, в программе учитывают пружинение трубы и удлинение ее по нейтральной оси в районе гиба. Иногда порядок гибки набирают циф­рами прямо на пульте станка.

При механической обработке труб производят:

• Вырезку отверстий для ответвлений и наварышей;
• Нарезку резьбы на концах труб для муф­товых соединений;
• Проточку фланцев и колец;
• Раздачу;
• Обжатие и от­бортовку концов труб.

Вырезку отверстий чаще всего производят на сверлильных и фре­зерных станках или на специализированных станках для вырезки от­верстий. Отверстия диаметром до 40-50 мм сверлят сверлами, а боль­ших диаметров — фрезеруют цилиндрическими фрезами.

В стальных трубах больших диаметров (от 250 мм и выше) отверстия вырезают тепловой резкой вручную либо на особых станках, оборудо­ванных устройством для перемещения резака по программе или по шаблону. В зависимости от конструкции соединения иногда приходится кон­цы изготовляемых труб обжимать, раздавать (увеличивать их диаметр) и отбортовывать, как показано на рис. 5. Эти операции производят на специальных горизонтальных прессах.

Трубу в станке зажимают непо­движно, а на ее конец с большим усилием воздействует сменный пуан­сон, который может иметь различную форму. Чтобы не снизить проч­ность трубы и не допустить растрескивания, максимальную величину холодной раздачи концов для труб из углеродистых и низколегированных сталей ограничивают 20% наружного диаметра. Максимальная ве­личина обжатия концов труб не должна превышать 0,5-0,7 диаметра.

Рекомендуется к прочтению:
Изготовление трубопроводов и монтаж систем на судне
Такелажные и парусные работы