- •3. Отформатировано 125 рисунков. Все рис. Можно вставлять в текст рукописи. Текст рукописи.
- •Рекомендовано
- •Москва – 2010
- •Оглавление
- •Предисловие
- •I. Общие вопросы производства холоднодеформированных труб
- •Глава 1. Классификация, сортамент и методы испытаний холоднодеформированных труб
- •1.1. Классификация, сортамент и техническая характеристика стальных труб
- •1.2. Сортамент труб из цветных металлов и сплавов, области их применения
- •1.3. Методы испытаний холоднодеформированных труб
- •Глава 2. Исходные заготовки для производства труб
- •2.1. Технические требования и сортамент заготовки
- •2.2. Подготовка трубной заготовки к прокатке и волочению
- •II. Производство холоднодеформированных труб на станах периодического действия
- •Глава 3. Теоретические основы процессов холодной периодической прокатки на станах хпт и хптр
- •3.1. Особенности пластического формоизменения и напряженно-деформированное состояние металла при холодной прокатке труб
- •3.2. Кинематика процесса и условия захвата металла валками при холодной периодической прокатке труб
- •3.3. Энергосиловые параметры при холодной периодической прокатке труб
- •3.4. Примеры расчета условий захвата и энергосиловых параметров при прокатке на станах хпт
- •Расчет усилия металла на валки при прокатке на станах хпт
- •3.5 Основы теории прокатки труб на роликовых станах хптр
- •3.6. Примеры расчета энергосиловых параметров по методике ю.Ф. Шевакина при прокатке на станах хптр
- •Глава 4. Оборудование и технологический инструмент валковых станов холодной периодической прокатки
- •4.1. Классификация, состав и техническая характеристика станов хпт
- •4.2. Оборудование станов хпт
- •4.3. Технологический инструмент станов хпт
- •4.4. Методы расчета на прочность основных механизмов и технологического инструмента станов хпт
- •4.5. Расчет конструктивных и технологических параметров станов хпт по методике ю.Ф. Шевакина
- •4.6. Совершенствование оборудования станов хпт
- •Глава 5. Калибровка технологического инструмента станов хпт
- •5.1. Общие принципы расчета калибровки технологического инструмента станов хпт
- •5.2. Методы расчета профиля обжимного участка (рабочего конуса) калибра стана хпт
- •5.3. Примеры расчета калибровки инструмента станов хпт Расчет калибровки инструмента станов хпт по методике ю.Ф. Шевакина
- •Глава 6. Оборудование и технологический инструмент роликовых станов хптр
- •6.1. Оборудование роликовых станов хптр
- •6.2. Технологический инструмент роликовых станов
- •6.3. Расчет калибровки технологического инструмента станов хптр
- •Решение:
- •1. Длина опорной планки определяется по формуле (6.8):
- •6.4. Совершенствование процесса и оборудования периодической прокатки на станах хптр
- •Глава 7. Технология прокатки труб на станах периодического действия
- •7.1. Технология производства холоднокатаных труб
- •7.2. Маршруты прокатки и расчет технологического процесса изготовления холоднодеформированных труб
- •7.3. Теплая прокатка труб на станах периодического действия
- •7.4. Особенности производства специальных видов холоднодеформированных труб
- •7.5. Технологические линии и компоновка оборудования для производства холоднодеформированных труб
- •III. Производство труб на волочильных станах
- •Глава 8. Теоретические основы волочения труб
- •8.1. Способы волочения труб
- •8.2. Напряженно-деформированное состояние металла и допустимые степени деформации
- •8.3. Контактное трение и смазки при волочении труб
- •8.4. Усилия при волочении труб
- •8.5. Расчетная часть
- •Глава 9. Оборудование и технология производства труб на волочильных станах
- •9.1. Классификация и техническая характеристика трубоволочильных станов
- •9.2. Оборудование и технологический инструмент цепных трубоволочильных станов
- •9.3. Конструкция станов барабанного (бухтового) волочения труб
- •9.4. Расчеты некоторых узлов волочильных станов на прочность
- •9.5. Технология и маршруты волочения труб
- •9.6. Совершенствование процессов и волочильного оборудования
- •IV. Качество и отделка холоднодеформированных труб
- •Глава 10. Качество готовых труб
- •10.1. Виды брака труб, способы его предупреждения и устранения
- •10.2. Контроль и способы повышения качества труб
- •Глава 11. Отделка холоднодеформированных труб
- •Глава 11. Отделка холоднодеформированных труб
- •11.1. Способы и технология отделки труб
- •11.2. Компоновка оборудования в поточные линии для отделки труб
- •Фото а.П. Коликов
10.2. Контроль и способы повышения качества труб
Для обеспечения соответствия качества труб требованиям ГОСТов и Технических условий трубы подвергают контролю и испытаниям, большинство методов которых стандартизовано. Многие из них общи для всех видов металлопродукции, другие специфичны – используются для контроля качества труб специального назначения и обусловлены условиями применения труб и изделий из них.
Контроль размеров готовых труб – наружного и внутреннего диаметров, толщины стенки, овальности наружной и внутренней поверхности, эксцентриситета, продольной и поперечной разностенности, кривизне, длине, отклонений фактических размеров и формы от номинальных выполняется обычным измерительным инструментом, а также толщиномерами, длинномерами и т. д. или ультразвуковыми методами.
В табл. 10.2 приведены данные Е.Д. Кузнецова по поперечной разностенности труб, прокатанных на станах ХПТ И ХПТР.
Таблица 10.2. Поперечная разностенность труб, прокатанных на станах ХПТ и ХПТР
Тип стана |
Маршрут прокатки, мм |
Суммарная деформация, % |
Поперечная разностенность |
|||
до прокатки |
после прокатки |
|||||
мм |
% |
мм |
% |
|||
ХПТ 90 |
116×7 → 76×4 |
62 |
2,6 |
36 |
1,5 |
30 |
ХПТ-55 |
57×4 →→ 32×1,8 |
74 |
0,55 |
14 |
0,27 |
9,3 |
ХТПВ |
25×1 → 20×0,5 |
60 |
0,047 |
8 |
0,045 |
9,0 |
ХПТР 30-60 |
41×1,7 → 39×1,1 |
38 |
0,090 |
5 |
0,078 |
7,0 |
ХПТР 15-30 |
25×1,0 → 23×0,3 |
72 |
0,10 |
9,0 |
0,05 |
5,0 |
ХПТР 15-30 |
23×0,8 → 23×0,3 |
62 |
0,07 |
9,0 |
0,05 |
11,0 |
В табл. 10.3 приведены допустимые отклонения размеров прецизионных труб.
Таблица 10.3. Величины нормируемых показателей геометрических размеров некоторых видов прецизионных труб (Данченко В.Н. и др.)
Показатели |
D, мм |
Толщина стенки, мм |
Кривизна |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
||||||
ГОСТ 8734-75 |
|||||||||
Размер, мм |
5–10 |
< 1,0 |
1–5 |
1000 |
|||||
10–30 |
|||||||||
30–50 |
|||||||||
> 50 |
|||||||||
Отклонения, % |
± 0,15 |
± 0,12 |
± 10% |
1–2 |
|||||
± 0,3 |
|||||||||
± 0,4 |
|||||||||
± 0,8% |
|||||||||
ГОСТ 9941-81 |
|||||||||
Размер, мм |
5–10 |
0,3-0,4 |
0,5–0,6 |
1000 |
|||||
10–30 |
0,7–1,0 |
||||||||
30–95 |
1–3 |
||||||||
3–7 |
|||||||||
≥ 7 |
|||||||||
Отклонения, % |
± 0,3; 0,2; 0,15 |
± 0,07; 0,05 |
± 0,07; 0,1 |
1–2 |
|||||
± 0,4; 0,3; 0,2 |
± 0,15; 0,1 |
||||||||
± 1,2%; 1,0; 0,8 |
+12,5%; –15% ± 0,12,5; +12,5% –10% |
||||||||
+12,5%; +12,5% –10%; ±10% |
|||||||||
%; +12,5% –10%; ±10%; |
|||||||||
+12,5%; –10%; ± 10%; |
|||||||||
DIN 2391 |
|||||||||
Размер, мм |
4–30 |
0,5–12 |
Качение по наклонной плоскости |
||||||
32–40 |
|||||||||
42–50 |
|||||||||
55–60 |
|||||||||
Отклонения, % |
± 0,08 |
± 10%; |
|||||||
± 0,15 |
|||||||||
± 0,20 |
|||||||||
± 0,25 |
|||||||||
АSTM A213,А312 |
|
||||||||
Размер, мм |
10,3–25,4 |
|
|
То же |
|
||||
25,4–38,1 |
|
||||||||
> 38,1 |
|
||||||||
Отклонения, % |
± 0,1 |
+ 20% –0% для D < 38,1 мм |
+ 22% –0% для D > 38,1 мм |
|
|||||
± 0,15 |
|
||||||||
± 0,2 |
|
||||||||
Примечание: Для всех типоразмеров труб отечественных и зарубежных стандартов овальность – в пределах отклонений по D; разностенность – в пределах отклонений по D и S.
Помимо геометрических размеров к готовым трубам предъявляют также требования по шероховатости поверхности, химическому составу, структуре (макро- и микроструктуре) металла, межкристаллитной коррозии, загрязненности металла неметаллическими включениями, Контроль химического состава, макроструктуры межкристаллитной коррозии, микроструктуры, загрязненности металла неметаллическими включениями относится к общим методам испытаний металлопродукции. Поэтому в процессе производства таких труб контроль их качества выполняют с применением ультразвуковой дефектоскопии и дефектоскопии вихревыми токами, а также люминесцентным методом с использованием проникающих жидкостей.
Ультразвуковой метод контроля позволяет оценить точность геометрических размеров, качество наружной и внутренней поверхности труб, сплошность металла, величину зерна и другие параметры.
Как было отмечено в главе 1 для производства парогенераторных труб, применяемых в ядерно-энергетических установках с водой под высоким давлением применяют стали и сплавы, обладающие высокой коррозионностойкостью и имеющие наименьшую склонность к образованию трещин и коррозии под напряжением. На рис.10.2 показан характер разрушения стенки трубы в результате коррозии напряжений
Исследование коррозионной стойкости материала трубы проводится по методикам американских стандартов -NАСЕ ТМ-02-84 и др.- определяются предельные значения коэффициентов длины (CLR) и толщины (CTR) трещин и по стандарту NАСЕ ТМО177 проводятся испытания на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением (СКРН).
Для исследования коррозионной стойкости материала трубы по данному методу образец помещается в герметичную камеру (автоклав) (рис.10.3), которая предварительно продувается нейтральным газом для удаления воздуха с кислородом, затем камеру заполняют водным раствором 5% NaCl-CH3COOH, образец нагружают с помощью динамометра до расчетной величин, определяемой соответствующим стандартом, и выдерживают в течение длительного времени, например , 720 час. Если в течение 720 часов испытаний не происходит разрушение образца, то такой образец считается выдержавшим испытание. Величина нагрузки выражается десятым долям от номинального (гарантированного) предела текучести σ0,2. На рис.10.3 показана схема нагружения образца для проведения коррозионно-механических испытаний.
Современные требования к тонкостенным и особотонкостенным бесшовным трубам из тугоплавких металлов предусматривают дополнительно определение предельного отклонения размеров, параметров формы, волнистость и состояние микрорельефа наружной и внутренней поверхностей. Исследование этих характеристик качества тонкостенных бесшовных труб из тугоплавких металлов, полученных по технологии, разработанной в МИСиС, было проведено совместно с Е.Д.Кузнецовым ГТИ (бывш. ВНИТИ – Украина) на приборах «Толиронд-3» и «Толисфер Ф-5», работающих в комплексе с блоком обработки результатов измерений и микро-ЭВМ. Прибор «Толиронд-3» позволяет измерять отклонения от номинала таких параметров тонкостенных труб, как концентричность, симметричность и т. д., и построить объемную картину распределения этих параметров (рис. 10.4). Ниже приведены результаты исследования качества особотонкостенных труб из ниобия по методике Е.Д. Кузнецова:
Типоразмер труб Dт×Sт, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. |
12,0×1,5 |
6,0×1,0 |
Среднее отклонение от эталонной поверхности Rа, мкм . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
85,1 |
17,9 |
Максимальная величина, измеренная от выступа до дна впадины на профиле поверхности в пределах измерения l, Rmax, мкм . . . . . . . . . . . . . . . |
570 |
132,2 |
Максимальная высота профиля над средней линией в пределах оценочной длины участка измерения Rp, мкм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
310 |
63,5 |
Максимальная высота, измеренная от выступа до дна впадины на профиле Rtº, мкм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
666,5 |
354,5 |
Средний арифметический наклон профиля в пределах оценочной длины, град. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
0,103 |
0,068 |
Число участков, высота которых больше средней линии в пределах длины участка измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
1 |
Анализ полученных данных показывает, что полученные отклонения, %, по диаметру 100(ΔDт/Dт) и толщине стенки 100(ΔSт/Sт), а также микрорельеф труб из вольфрама, молибдена, ниобия (рис. 10.5), других тугоплавких металлов и сплавов не выводит их геометрические размеры за границы поля допусков, что указывает на высокое качество готовых труб.
Использовав основные положения теории управления точностью сложных систем и механизмов, Е.Д. Кузнецов (ГТИ бывш. ВНИТИ Украина) разработал алгоритм решения задач с применением ЭВМ (рис10.6), обеспечивающих повышение точности размеров холоднодеформированных прецизионных труб для машиностроения в установках ответственного назначения. В табл. 10.4 представлены результаты исследований точности холоднодеформированных труб, показывающие эффективность разработанного Е.Д. Кузнецовым метода управления качеством прецизионных труб, что позволило сделать вывод о существенных резервах повышения точности труб на действующем оборудовании.
Таблица 10.4. Сравнительные данные о размерах особоточных труб Dт×Sт = 22,8×2,8 мм, полученных с применением алгоритма Е.Д. Кузнецова.
Допустимые отклонения |
Стандарт |
Достигнутые показатели |
|
ГОСТ 800-78 |
PL I.001 |
||
По наружному диаметру, мм |
+ 0,4 |
+ 0,3 |
+0,03 |
По внутреннему диаметру, мм |
Не нормируются |
+0,07 |
|
По толщине стенки, % |
+ 12 |
± 5 |
± 1,5 |
От круглости поверхности, мм: |
|
|
|
наружней |
< 0,5 |
< 0,24 |
< 0,017 |
внутренней |
Не нормируются |
< 0,05 |
|
От цилинщричности на длине 100 мм наружной поверхности, мм |
Не нормируются |
< 0,02 |
|
Овализация обточенного кольца (оценка остаточных напряжений), мм |
Не нормируется |
< 0,08 |
< 0,02 |
Рис.10. Виды дефектов на трубах из цветных металлов: а – задиры; б – плены; в – пузыри; г – трещины; д – кольцеватость.
