РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРОМКОГИБОЧНОГО ПРЕССА ФИРМЫ SMS MEER Шинкин В.Н.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»


Номер: 4-1
Год: 2015
Страницы: 114-119
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

стальные трубы большого диаметра, кромкогибочный пресс, упругопластическая среда, steel major-diameter pipes, flanging press, elastoplastic medium

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Рассмотрен процесс подгибки кромок широкого стального листа на кромкогибочном прессе (КГП) фирмы SMS Meer при производстве сварных толстостенных одношовных прямошовных стальных труб большого диаметра по схеме JCOE для магистральных газонефтепроводов. При расчетах используется модель упругопластической деформации стали.

Текст научной статьи

Для обеспечения высоких требований к эксплуатации магистральных газонефтепроводов на рынке производства сварных труб большого диаметра утвердился процесс формовки трубной заготовки по схеме JСOE, разработанный фирмой SMS Meer [1-17]. Процесс включает на первой стадии подгибку кромок листовой заготовки на кромкогибочном прессе пошаговым способом одновременно с двух сторон [1-2, 4-8]. Формовка основной части профиля листовой заготовки осуществляется на трубоформовочном прессе (ТФП) пошаговым способом гибки участков заготовки от подогнутых кромок к середине заготовки одновременно по всей длине заготовки и обеспечивает получение трубных заготовок незамкнутого О-профиля [1-3, 9-14]. Далее осуществляется сборка трубы с помощью газовой сварки наружного шва трубы и четырех дуговой сварки внутреннего и внешнего швов трубы. После сварки необходимые диаметр и поперечная округлость трубы достигаются с помощью технологической операции SMS Meer - экспандирования [1, 2, 10, 11, 15, 16]. Потом следуют процессы гидроиспытания трубы [1, 2, 16] и нанесения изоляции на поверхности трубы. Рис. 1. Подгибка кромок стальной заготовки на КГП SMS Meer Производство сварных прямошовных одношовных труб по схеме JСOE для магистральных газопроводов диаметром ≥1220 мм осуществляется в России на ОАО «Выксунский металлургический завод» (ОАО «ВМЗ»), ЗАО «Ижорский трубный завод» (ЗАО «ИжТЗ») и ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» (ОАО «ЧТПЗ»), а также на зарубежных трубных заводах Германии, Китая и Индии. Дефект образования гофра продольной кромки трубной заготовки на кромкогибочном прессе SMS Meer изучался в работах [1, 2, 5, 9], вредное влияние остаточных напряжений металла после ТФП SMS Meer на процесс экспандирования трубы - в [1, 2, 15], дефект «точка перегиба» при изгибе трубной заготовки на ТФП SMS Meer - в [1, 2, 17], дефект несплавления сварного продольного шва при сборке трубы - в [1, 2, 18], дефект трубы раскатной пригар с риской - в [1, 2, 19], процессы правки стального листа на многороликовых листоправильных машинах SMS Siemag и Fagor Arrasate для производства труб - в [20-23]. Процессы прокатки стального листа для производства труб изучались в работах [24-28], энергосиловые параметры при формовке листовых заготовок - в [1-3, 12, 13, 29-37]. Рис. 2. Эвольвента и система координат для расчета рабочего профиля матрицы КГП SMS Meer Введем прямоугольную систему координат Oxy, начало которой расположено в точке контакта листовой заготовки с матрицей (рис. 1). Пусть H и l - высота подъема и «длина» кромки деформируемой части заготовки при формовке, H1 и l1 - после формовки (распружинивания). Контактный профиль матрицы задан в кромкогибочном прессе SMS Meer с помощью уравнения эвольвенты окружности (рис. 2): где φ - «угол» эвольвенты, r = const. Длина дуги и радиус кривизны эвольвенты равны S(φ) = rφ2/2 и ρэв(φ) = rφ. Обозначим через φ0 - угол, соответствующий началу эвольвентной поверхности матрицы, а через φk - угол, соответствующий концу этой поверхности. Тогда зависимость реальных координат x(φ) и y(φ) эвольвентной поверхности матрицы (верхней поверхности нераспружиненной заготовки) от координат a(φ) и b(φ) имеет вид Введем угол наклона профиля поверхности матрицы к горизонтали a(j) = j0 - j, a(jk) = ak. Тогда dy(j)/dx(j) = tg a(j). В табл. 1 приведены результаты расчета параметров эвольвентной поверхности матрицы при подгибке кромки стальной листовой заготовки для трубы диаметром D = 1420 мм (r = 561,0 мм, φ0 = 88°, jk = 43°). Таблица 1 Расчет профиля поверхности матрицы КГП SMS Meer Радиус кривизны нейтральной плоскости стальной заготовки при формовке на КГП равен r = rj + h/2. Сопротивление деформации стали sт* = mкгпsт, где σт - предел текучести стали, mкгп = const » 1 - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость деформации заготовки. Отметим, что скорость вертикального перемещения пунсона на КГП может достигать 22 мм/с вверх и 50 мм/с вниз. После деформации на КГП кромки стальной листовой заготовки распружиниваются. Для описания механических свойств металла будем использовать модель упругопластической среды с линейным упрочнением. Тогда остаточный радиус кривизны нейтральной плоскости заготовки после распружинивания ρ0 и коэффициент пружинения заготовки β равны где h и r - толщина и радиус кривизны нейтральной плоскости стальной листовой заготовки; E -модуль Юнга; Пр и Пс - модули упрочнения при растяжении и сжатии; sт* - сопротивление деформации стали. Если φ ≥ hE/[2(r + h/2)σт*] = φупр , то следует положить ρ0 = ∞ (случай полного упругого распружинивания участка листовой заготовки до плоского состояния). Так как на КГП SMS Meer j < φупр, то при формовке наблюдается только пластическая деформация заготовки. Подгибка кромок листовой заготовки происходит одновременно и симметрично относительно центральной продольной оси листа, а величина φ0 всегда задана. Пусть DLкгп - длина подгибаемой кромки по эвольвенте с одной стороны заготовки. Тогда Получить точное значение профиля нейтральной плоскости заготовки (xβ, yβ), H1 и l1 после распружинивания стальной листовой заготовки можно с помощью численной многорадиусной схемы расчета Шинкина для кромкогибочного пресса (рис. 3): Рис. 3. Многорадиусная схема расчета профиля нейтральной плоскости заготовки после распружинивания Для трубы диаметром D = 1420 мм результаты расчета высоты кромки стальной заготовки (r = 561,0 мм, φ0 = 88º, E = 2×1011 МПа) после распружинивания приведены в табл. 2. Таблица 2 Высота кромки заготовки после распружинивания

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.