Автор: Мокроусов Владимир Иванович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №15 (95) август-1 2015 г.

Дата публикации: 27.07.2015

Статья просмотрена: 181 раз

Библиографическое описание:

Мокроусов В. И. Формовка плоской стальной заготовки на трубном прессе // Молодой ученый. — 2015. — №15. — С. 133-137.

Получен метод расчета технологических параметров гибки плоской стальной толстолистовой заготовки на трубоформовочном прессе: размера и формы контактной зоны пуансона и заготовки, изгибающего момента заготовки в контактной зоне.

Ключевые слова: стальная листовая заготовка, труба большого диаметра, трубоформовочный пресс.

 

Производство труб большого диаметра. Современные магистральные трубопроводы являются высоконагруженными электросварными конструкциями, работающими в экстремальных условиях под действием высокого внутреннего давления и внешних неблагоприятных условий: низких температур окружающей среды и стресс-коррозии, развивающейся при взаимодействии механических и электрохимических факторов. Ценовые показатели трубопроводов определяются использованием труб из высокопрочных сталей и минимальной металлоемкостью.

Сварные трубы для магистральных трубопроводов изготовляют прямошовными и спиральношовными, с диаметром 529-1420 мм и толщиной стенки 10-48 мм. Основным сортаментом, принятым «Газпромом» в качестве базового для строительства магистральных газопроводов Северный и Южный поток, Ямал — Центр, Сахалин-1, Сахалин-2 и нефтепровода «Восточная Сибирь — Тихий океан», являются сварные одношовные прямошовные трубы диаметром до 1420 мм.

В проектах «Газпрома» и «Транснефти» предусматривается применение труб из стали класса прочности Х70-Х100 с диаметром 1220 и 1420 мм, толщиной стенки до 48 мм, длиной до 18 м, рабочим давлением до 250 атмосфер (24,7 МПа), трехслойным наружным изоляционным антикоррозионным покрытием и внутренним гладкостенным покрытием для прокладки сухопутных и подводных морских участков трубопроводов.

На рынке производства стальных сварных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов утвердился процесс формовки трубной заготовки по схеме JСOE (рис. 1), разработанный фирмой SMS Meer [1-41].

За рубежом основными производителями прямошовных одношовных труб по схеме JСOE для магистральных газопроводов диаметром ≥ 1220 мм являются Германия, Италия, Китай и Япония. В России прямошовные одношовные трубы для магистральных газопроводов диаметром ≥ 1220 мм выпускаются на Выксунском, Ижорском и Челябинском заводах.

Рис. 1. Изгиб плоской заготовки трубоформовочным прессом

 

Формовка стальной заготовки на трубоформовочном прессе. Пусть Н — глубина прогиба (обжатие) листовой заготовки; rп — радиус пуансона; rм — радиус бойка (матрицы); Ршф — усилие пуансона при пошаговой формовке; R - реакция опоры листовой заготовки и матрицы; α — угол контакта листовой заготовки с матрицей; φ — угол левой и правой зон контакта пуансона и листовой заготовки; L — расстояние между бойками; h и b — толщина и длина листовой заготовки; σт — предел текучести; Е — модуль Юнга; Пр и Пс — модули упрочнения при растяжении и сжатии; ρ = rп + h/2 и М — радиус кривизны нейтральной плоскости и изгибающий момент листовой заготовки в контактной зоне пуансона и заготовки (рис. 2).

Тогда изгибающий момент в контактной зоне пуансона и заготовки равен

а углы контакта заготовки с матрицей и пуансоном равны

Рис. 2. Схема формовки плоской стальной заготовки

 

Дефекты формовки заготовки. Перед формовкой заготовку правят на многороликовых листоправильных машинах [1, 2, 5-11]. Дефект образования гофра продольной кромки трубной заготовки на кромкогибочном прессе изучался в работах [1, 2, 13-25], вредное влияние остаточных напряжений металла после трубоформовочного пресса на процесс экспандирования трубы - в [1, 2, 26], дефект «точка перегиба» при изгибе трубной заготовки на трубоформовочном прессе - в [1, 2, 38], дефект несплавления сварного продольного шва при сборке трубы - в [1, 2, 40], дефект трубы «раскатной пригар с риской» - в [1, 2, 41].

Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору, д.ф.-м.н. Владимиру Николаевичу Шинкину (НИТУ «МИСиС») за обсуждение статьи и ценные замечания.

 

Литература:

 

1.      Шинкин В. Н. Механика сплошных сред для металлургов. - М: Изд. Дом МИСиС, 2014. - 628 с.

2.      Шинкин В. Н. Сопротивление материалов для металлургов. - М: Изд. Дом МИСиС, 2013. - 655 с.

3.      Шинкин В. Н. Сопротивление материалов. Простые и сложные виды деформаций в металлургии. - М: Изд. Дом МИСиС, 2008. - 307 с.

4.      Шинкин В. Н. Теоретическая механика для металлургов. - М: Изд. Дом МИСиС, 2012. - 679 с.

5.      Шинкин В. Н. Математическая модель правки стальной полосы на пятироликовой листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate // Молодой ученый. 2015. № 8 (88). С. 344-349.

6.      Шинкин В. Н. Правка толстой стальной полосы на одиннадцатироликовой листоправильной машине линии поперечной резки фирмы Fagor Arrasate // Молодой ученый. 2015. № 9 (89). С. 359-365.

7.      Шинкин В. Н. Расчет технологических параметров правки тонкой стальной полосы на пятнадцатироликовой листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 361-366.

8.      Шинкин В. Н. Холодная правка толстого стального листа на девятироликовой машине фирмы SMS Siemag на металлургическом комплексе стан 5000 // Молодой ученый. 2015. № 11 (91). С. 467-472.

9.      Шинкин В. Н. Четырехроликовый режим холодной правки толстого стального листа на пятироликовой листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate // Молодой ученый. 2015. № 12 (92). С. 356-361.

10.  Шинкин В. Н. Упругопластическая деформация металлического листа на трехвалковых вальцах // Молодой ученый. 2015. № 13 (93). С. 225-229.

11.  Шинкин В. Н. Шестироликовый режим предварительной правки стальной полосы на листоправильной машине фирмы Fagor Arrasate // Молодой ученый. 2015. № 14 (94).

12.  Шинкин В. Н. Определение критических давлений магистральных газонефтепроводов при частичном несплавлении продольного сварного шва стальных толстостенных труб // Молодой ученый. 2015. № 15 (95).

13.  Шинкин В. Н., Уандыкова С. К. Гибка стальной листовой заготовки на кромкогибочном прессе при производстве труб большого диаметра // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2009. № 16. С. 110-112.

14.  Шинкин В. Н. Гофр продольной кромки листа при его формовке на кромкогибочном прессе // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. 2009. Вып. 6. С. 171-174.

15.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Моделирование процесса пластического формоизменения листовой заготовки для производства труб большого диаметра // Обработка металлов давлением, 2011. № 3(28). С. 7-11.

16.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Формовка листовой заготовки в кромкогибочном прессе и условие возникновение гофра при производстве труб магистральных трубопроводов // Производство проката. 2011. № 4. С. 14-22.

17.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Упругопластическое изменение металла на кромкогибочном прессе при формовке труб большого диаметра // Сталь. 2011. № 6. С. 53-56.

18.  Shinkin V. N., Kolikov A. P. Elastoplastic shaping of metal in an edge-ending press in the manufacture of large-diameter pipe // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 6. P. 528-531.

19.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Модель пластического формоизменения кромок листовой заготовки при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Известия вузов. Черная металлургия. 2011. № 9. С. 45-49.

20.  Шинкин В. Н. Математическое моделирование процессов производства труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4 (62). Вып. 4. С. 69-74.

21.  Шинкин В. Н., Коликов А. П., Барыков А. М. Технологические расчеты процессов производства труб большого диаметра по технологии SMS Meer // Металлург. 2011. № 11. С. 77-81.

22.  Shinkin V. N., Kolikov A. P. Engineering calculations for processes involved in the production of large-diameter pipes by the SMS Meer technology // Metallurgist. 2012. Vol. 55. Nos. 11-12. P. 833-840.

23.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Моделирование процесса формовки заготовки для труб большого диаметра // Сталь. 2011. № 1. С. 54-58.

24.  Shinkin V. N., Kolikov A. P. Simulation of the shaping of blanks for large-diameter pipe // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 1. P. 61-66.

25.  Шинкин В. Н., Барыков А. М. Расчет формы трубной заготовки при гибке на кромкогибочном и трубоформовочном прессах фирмы SMS Meer при производстве труб большого диаметра по схеме JCOE // Производство проката. 2014. № 12. С. 13-20.

26.  Шинкин В. Н., Коликов А. П., Мокроусов В. И. Расчет максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании с учетом остаточных напряжений заготовки после трубоформовочного пресса SMS Meer // Производство проката. 2012. № 7. С. 25-29.

27.  Шинкин В. Н., Коликов А. П. Моделирование процессов экспандирования и гидроиспытания труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Производство проката. 2011. № 10. С. 12-19.

28.  Шинкин В. Н., Барыков А. М. Гибка стального листа на трубоформовочном прессе при производстве труб большого диаметра // Сталь. 2015. № 4. С. 38-42.

29.  Шинкин В. Н. Производство труб большого диаметра по схеме JCOE фирмы SMS Meer для магистральных трубопроводов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 3 (74). Часть 1. С. 64-67.

30.  Шинкин В. Н. Расчет технологических параметров кромкогибочного пресса фирмы SMS Meer // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 4 (75). Часть 1. С. 114-119.

31.  Шинкин В. Н. Расчет усилий трубоформовочного пресса SMS Meer при изгибе плоской толстой стальной заготовки при производстве труб большого диаметра // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 6 (77). Часть 1. С. 115-118.

32.  Шинкин В. Н. Оценка усилий трубоформовочного пресса SMS Meer при изгибе стальной цилиндрической заготовки // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 7 (78).

33.  Шинкин В. Н. Сила давления пуансона трубоформовочного пресса SMS Meer при изгибе частично изогнутой толстой стальной заготовки // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 8 (79).

34.  Шинкин В. Н., Федотов О. В. Расчет технологических параметров правки горячекатаной рулонной полосы на пятироликовой машине линии Fagor Arrasate // Производство проката. 2013. № 9. С. 43-48.

35.  Шинкин В. Н., Барыков А. М. Расчет технологических параметров холодной правки стального листа на девятироликовой машине SMS Siemag металлургического комплекса стан 5000 // Производство проката. 2014. № 5. С. 7-15.

36.  Шинкин В. Н. Расчет технологических параметров правки стального листа на одиннадцатироликовой листоправильной машине линии поперечной резки фирмы Fagor Arrasate // Производство проката. 2014. № 8. С. 26-34.

37.  Шинкин В. Н. Математическая модель правки тонкого стального листа на пятнадцатироликовой листоправильной машине линии поперечной резки фирмы Fagor Arrasate // Производство проката. 2015. № 1. С. 42-48.

38.  Шинкин В. Н. Критерий перегиба в обратную сторону свободной части листовой заготовки на трубоформовочном прессе SMS Meer при производстве труб большого диаметра // Производство проката. 2012. № 9. С. 21-26.

39.  Шинкин В. Н. Математический критерий возникновения гофра при формовке стальной листовой заготовки на кромкогибочном прессе SMS Meer // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2015. № 5 (76) Часть 1. С. 96-99.

40.  Шинкин В. Н., Барыков А. М., Коликов А. П., Мокроусов В. И. Критерий разрушения труб большого диаметра при несплавлении сварного соединения и внутреннем давлении // Производство проката. 2012. № 2. С. 14-16.

41.  Шинкин В. Н., Мокроусов В. И. Критерий разрыва труб газонефтепроводов при дефекте «раскатной пригар с риской» // Производство проката. 2012. № 12. С. 19-24.

Основные термины (генерируются автоматически): труб большого диаметра, листовой заготовки, производстве труб большого, Производство проката, фирмы fagor arrasate, Актуальные проблемы гуманитарных, Молодой ученый, стальной заготовки, магистральных трубопроводов, трубной заготовки, проблемы гуманитарных и естественных, гуманитарных и естественных наук, листоправильной машине, машине фирмы fagor, стального листа, стальной листовой заготовки, производства труб большого, трубоформовочном прессе, листоправильной машине фирмы, трубоформовочного пресса sms.

Ключевые слова

стальная листовая заготовка, труба большого диаметра, трубоформовочный пресс

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос