Экспандированные трубы что это

экспандирование труб

3.12 экспандирование труб: Гидравлическая или гидромеханическая калибровка труб на экспандере путем пластической деформации стенки для получения нормативных геометрических параметров труб.

3.12 экспандирование труб: Гидравлическая или гидромеханическая калибровка труб на экспандере путем пластической деформации стенки для получения нормативных геометрических параметров труб.

Полезное

Смотреть что такое «экспандирование труб» в других словарях:

ЭКСПАНДИРОВАНИЕ — [expanding] операция правки и калибровки, исправления формы поперечного сечения и упрочнения труб большого диаметра раздачей внутренним давлением, создаваемым нагнетанием в заглушенную трубу в цилиндрических матрицах жидкости (воды) под давлением … Металлургический словарь

Экспандирование — [expanding] операция правки и калибрования, а также исправления формы поперечного сечения и упрочнения труб большого диаметра раздачей внутреннего давления, созданием нагнетания в заглушенную трубу в цилиндрических матрицах жидкости (воды) под… … Энциклопедический словарь по металлургии

ГОСТ Р 52079-2003: Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия — Терминология ГОСТ Р 52079 2003: Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия оригинал документа: 3.1 высокочастотная контактная сварка (ВЧС): Сварка с применением давления, при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 31447-2012: Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия — Терминология ГОСТ 31447 2012: Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия оригинал документа: 3.1 высокочастотная контактная сварка; ВЧС: Сварка с применением давления, при… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54382-2011: Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования — Терминология ГОСТ Р 54382 2011: Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования оригинал документа: 3.39 J труба (J tube): Установленная на платформе J образная труба, которая образует райзер… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

труба — 3.17 труба : Закрытый элемент горки, вся внутренняя поверхность которого может использоваться для скольжения. Источник: ГОСТ Р 52603 2006: Аквапарки. Водные горки высотой 2 м и выше. Безопасность конструкции и методы испытаний. Общие т … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

UOE — Способ прессовой формовки (UOE) включает гибку листа на прессе предварительной формовки в U образный профиль, его последующую деформацию в открытый О образный профиль на прессе окончательной формовки, сварку и экспандирование (Е) раздачу на… … Металлургический словарь

Источник

Как это устроено: экспандирование одношовной сварной трубы

Перед тем, как подать лист на производственную линию для одношовной сварной трубы, прокат тщательно отбирают, проверяют на дефекты и измеряют. Детали стальной трубы могут вырезать и на установке плазменной резки. Но опытная швея знает, выкройка даже по точному лекалу на практике при сборке требует подгонки под фигуру. Так дело обстоит и с трубами: чтобы изделия получались равными заданным значениям, на помощь трубникам приходит экспандер, или расширитель.

По сути экспандер – пресс внутреннего давления. Внешне инструмент выглядит как машина с собранными в поршень сегментами. «Лепестки» помещают внутрь трубы, они раскрываются и калибруют наружный диаметр, овальность, цилиндричность, отклонение по профилю околошовной зоны и кривизну. Как это работает, давайте разбираться.

При чем здесь фонтаны?

Найти участок экспандирования в цехе, где производят трубы, легко. Посетитель обратит внимание на игру воды, которая бьет о стенки стальных изделий, как в фонтанах.

«Фонтаны» на участке экспандирования

Технология расширения трубы требует удаления стороннего сора и масляных пленок с внутренних и наружных поверхностей. Поэтому с помощью специальной эмульсии изделия промывают до и после совершения операции.

Настройка

Перед тем как на участок поступит прошедшая этапы сборки, обрезки технологических пластин труба, экспандер проходит настройку под диаметр, толщину стенки и механические свойства обрабатываемого изделия. Калибровщики проверяют положение вспомогательных механизмов, ход главного гидроцилиндра и типоразмер инструмента.

Настройку экспандера в соответствии с инструкциями производит калибровщик труб

Голова инструмента экспандера меньше метра. При этом трубы, которые подлежат обработке, достигают 10–18,5 метров. Поэтому расширение производят поэтапно – шагами. Экспандер способен работать очень быстро, перемещаясь по телу трубы со скоростью 120 мм/с, но рабочий ход вперед, позволяющий достигать максимальной эффективности, равен 60 мм/с, обратный – 130 мм/с. Степень расширения может достигать 1,5%.

Приступаем к экспандированию

После подготовки входной рольганг подает трубу на участок экспандирования. Тележка поперечной транспортировки транспортирует изделие на ось установки внутренней промывки труб и укладывает на поворотный рольганг.

Трубу очищают на станции предварительной промывки

Очищенную трубу перемещают на ось экспандера и укладывают на поворотный рольганг. Изделие поворачивают сварным швом вверх. Клещевая тележка захватывает трубу и перемещает на первый шаг экспандирования.

Клещевая тележка захватывает и перемещает трубу к инструменту

На этом этапе трубу измеряют и рассчитывают количество шагов экспандирования.

Инструмент короче трубы, поэтому количество шагов экспандирования просчитывают заранее

Главный гидроцилиндр раздвигает сегменты инструмента до примыкания к внутренней поверхности трубы по окружности.

Гидроцилиндр раздвигает сегменты инструмента до примыкания к внутренней поверхности трубы

Гидроцилиндр переключается на рабочий ход, и экспандер начинает пластически деформировать трубу до достижения заданного значения диаметра, останавливает ход и перемещает гидроцилиндр на обратный ход.

Экспандер начинает пластически деформировать трубу до заданного диаметра

После сжатия инструмента клещевая тележка перемещает трубу на следующий шаг экспандирования, и операция раздачи повторяется.

После достижения нужного значения инструмент экспандера сжимается, трубу перемещают на следующий шаг

Поперечные транспортные тележки подают расширенную трубу на ось установки внутренней и наружной очистки труб, где изделие очищается и промывается.

Операция раздачи повторяется до завершения цикла, затем трубу очищают внутри и снаружи

После завершения обработки клещевая тележка захватывает трубу и возвращает на исходную позицию.

Так выглядит расширенная труба

Экспандированная труба легко встраивается в новые конструкции и облегчает задачу специалистов во время сборки и монтажа.

Источник

ЭКСПАНДИРОВАНИЕ

Смотреть что такое «ЭКСПАНДИРОВАНИЕ» в других словарях:

ЭКСПАНДИРОВАНИЕ — [ Словарь иностранных слов русского языка

экспандирование — сущ., кол во синонимов: 2 • разрыхление (9) • разуплотнение (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

экспандирование — Процесс, используемый для увеличения диаметра манжеты, оболочки или трубы. [http://sl3d.ru/o slovare.html] Тематики машиностроение в целом … Справочник технического переводчика

ЭКСПАНДИРОВАНИЕ — (от англ. expand расширять, излагать подробно, раскрывать) речевого сигнала преобразование принимаемого речевого сигнала, подвергнутого при передаче компрессии, приводящее к восстановлению разборчивости речи на основе содержащейся в… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Экспандирование — [expanding] операция правки и калибрования, а также исправления формы поперечного сечения и упрочнения труб большого диаметра раздачей внутреннего давления, созданием нагнетания в заглушенную трубу в цилиндрических матрицах жидкости (воды) под… … Энциклопедический словарь по металлургии

экспандирование сигнала электросвязи — Процесс, при котором усиление сигнала электросвязи изменяется в зависимости от величины этого сигнала так, что становится больше при сильных сигналах, чем при слабых. [ГОСТ 22670 77] Тематики сети передачи данных Синонимы экспандирование EN… … Справочник технического переводчика

Экспандирование сигнала электросвязи — 48. Экспандирование сигнала электросвязи Экспандирование Expanding Процесс, при котором усиление сигнала электросвязи изменяется в зависимости от величины этого сигнала так, что становится больше при сильных сигналах, чем при слабых Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

экспандирование труб — 3.12 экспандирование труб: Гидравлическая или гидромеханическая калибровка труб на экспандере путем пластической деформации стенки для получения нормативных геометрических параметров труб. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Экспандирование сигнала электросвязи — 1. Процесс, при котором усиление сигнала электросвязи изменяется в зависимости от величины этого сигнала так, что становится больше при сильных сигналах, чем при слабых Употребляется в документе: ГОСТ 22670 77 Сеть связи цифровая интегральная.… … Телекоммуникационный словарь

Источник

Остаточные напряжения при экспандировании стальной трубы

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 11.10.2015 2015-10-11

Статья просмотрена: 913 раз

Библиографическое описание:

Шинкин, В. Н. Остаточные напряжения при экспандировании стальной трубы / В. Н. Шинкин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 20 (100). — С. 88-95. — URL: https://moluch.ru/archive/100/22582/ (дата обращения: 22.12.2021).

Предложен метод расчета остаточных напряжений листовой заготовки при ее изгибе на трубоформовочном прессе и максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании по технологии JCOE фирмы SMS Meer.

Ключевые слова: стальные сварные трубы большого диаметра, остаточные напряжения, трубоформовочный пресс, экспандер, магистральные трубопроводы.

Производство труб большого диаметра для магистральных трубопроводов. В отечественных магистральных трубопроводах используются трубы большого диаметра − прямошовные, двухшовные и спиральношовные (диаметром до 1420 мм) класса прочности до К65 по стандарту API различного способа изготовления. Новейшими технологиями производства прямошовных одношовных сварных труб большого диаметра 1020 мм, 1220 мм и 1420 мм из сталей класса прочностей К38−К65 и Х42−Х80, с толщиной стенки до 52 мм и рабочим давлением до 22,15 МПа являются процессы формовки листа по схеме JСОE фирмы SMS Meer [1−51], используемые российскими заводами − АО «ВМЗ», ЗАО «ИТЗ», ОАО «ЧТПЗ», а также заводами Германии и Китая.

Схема JCOE включает на первой стадии подгибку кромок листовой заготовки с толщиной стенки до 52 мм из стали с пределами текучести и прочности σт = 340−470 МПа и σв = 510−690 МПа на кромкогибочном прессе пошаговым способом одновременно с двух сторон. Формовка основной части профиля листовой заготовки осуществляется на трубоформовочном прессе пошаговым способом гибки участков от подогнутых кромок к середине профиля одновременно по всей длине заготовок и обеспечивает получение трубных заготовок незамкнутого О−профиля. Далее осуществляется сборка трубы с помощью газовой сварки наружного шва трубы и четырех дуговой сварки внутреннего и внешнего швов трубы. После сварки необходимый диаметр трубы и улучшение поперечной округлости трубы достигаются с помощью экспандирования.

Производственные дефекты стального листа и труб. Перед формовкой труб стальной лист правят на многороликовых листоправильных машинах [1, 2, 612]. Дефект образования гофра продольной кромки стального листа на кромкогибочном прессе изучался в работах [1, 2, 1725], дефект несплавления сварного продольного шва при сборке трубы изучался в работах [1, 2, 30], дефект «точка перегиба» при изгибе стального листа на трубоформовочном прессе − в [1, 2, 32], дефект стального листа раскатной пригар с риской  в [1, 2, 33].

Остаточные напряжения в стенке заготовки после трубоформовочного пресса. Пусть b и h − длина и толщина трубной заготовки, rп − радиус формовочного ножа трубоформовочного пресса, ρ = rп + h/2 − радиус кривизны нейтральной линии стенки заготовки, σт и E предел текучести и модуль Юнга металла.

Изгибающий момент при формовке равен

где Пр и Пс — модули упрочнения при растяжении и сжатии.

Остаточная радиус кривизны ρост заготовки после разгрузки определяется из уравнения

где μ1 = const − коэффициент, учитывающий скорость деформации металла при формовке.

Наибольшие остаточные напряжения равны (рис. 1 и 2)

Рис. 1. Напряжения в стенке заготовки при деформации на трубоформовочном прессе

Поперечное сечение бруса делится на две зоны — упругую и пластическую. Величина, определяющая границу этих зон, равна yт = εтρ = σтρ/E. Результаты вычислений показывают, что остаточные напряжения внутри стенки трубы могут достигать 79−81 % от предела текучести металла трубы и в 1,63−1,66 раза больше остаточных напряжений на внешней и внутренней поверхностях трубы.

Рис. 2. Остаточные напряжения в стенке заготовки после деформации на трубоформовочном прессе

Напряжения в стенке трубы при экспандировании. После формовки на кромкогибочном и трубоформовочном прессах труба имеет недостаточную округлость ее стенки, а «диаметр» трубы на 0,5−1,5 % меньше требуемого. Достижение требуемого диаметра трубы и максимальной ее округлости достигается с помощью технологической операции экспандирования.

Пусть B − ширина листа, r1e = B/(2π) − «радиус» нейтральной линии стенки трубы перед экспандированием, r2e − максимальный внутренний радиус трубы при экспандировании и r3e − требуемый внешний радиус трубы после экспандирования (r1e стальные сварные трубы большого диаметра, остаточные напряжения, трубоформовочный пресс, экспандер, магистральные трубопроводы

Похожие статьи

Формовка плоской стальной заготовки на трубном прессе

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

Рис. 1. Изгиб плоской заготовки трубоформовочным прессом. Формовка стальной заготовки на трубоформовочном прессе.

Дефект перегиба стальной заготовки на трубоформовочном.

Ключевые слова: стальные трубы большого диаметра, трубоформовочный пресс, радиус кривизны заготовки, овальность трубы.

На рис. 4 показана некачественная овальность стенки трубы после формовки на трубоформовочном прессе SMS Meer.

Критерий образования гофра при формовке стального листа на.

листовая заготовка, SMS, стальной лист, кромкогибочный пресс, плоскость рольганга, подгибка кромок, продольное направление, трубоформовочный пресс, отрыв листа, безразмерный коэффициент.

К вопросу о пошаговой формовке изогнутого стального листа

Ключевые слова: стальная труба, листовая заготовка, трубный пресс.

38. Шинкин В. Н. Производство труб большого диаметра по схеме JCOE фирмы SMS Meer для магистральных трубопроводов

стальная труба, листовая заготовка, трубный пресс. Похожие статьи.

Прочность стальных труб при дефекте внешней фаски.

стальной лист, сварной шов, SMS, трубоформовочный пресс, толщина стенки, продольный сварной шов, кромкогибочный пресс, внешняя фаска, листовая заготовка, испытательное давление.

Влияние на прочность стальных толстостенных труб дефекта.

Гидроиспытания стальных труб на прочность на заводе.

2015. № 4. С. 38−42. Шинкин В. Н. Производство труб большого диаметра по схеме JCOE

Шинкин В. Н. Оценка усилий трубоформовочного пресса SMSMeer при изгибе стальной

Шинкин В. Н. Дефект перегиба стальной заготовки на трубоформовочном прессе.

Упругопластическая деформация металлического листа на.

Дефект образования гофра продольной кромки стального листа на кромкогибочном прессе изучался в работах [1, 2, 10-22], вредное влияние остаточных напряжений в стенке стального листа после трубоформовочного пресса на процесс экспандирования трубы − в [1, 2, 23].

К вопросу о гибке стальной цилиндрической заготовки

Ключевые слова: стальная труба, листовая заготовка, трубный пресс. Формовка стальной заготовки на трубном прессе.

Дефект остаточных напряжений стального листа после трубоформовочного пресса изучался в работах [2, 4, 5], дефект стального листа раскатной.

Источник

Экспандированные трубы что это

Изобретение относится к металлургической промышленности, более конкретно к способам производства сварных труб больших диаметров.

Известен способ изготовления труб с формированием их из листов изгибом, см. патент Японии 62-50018, 87.03.04 (заявка 2-20328). Отдельные участки листа изгибают в первой стадии процесса в различных направлениях. Но точность труб при этом весьма низкая.

Известен также способ изготовления «продольно-сварных труб», см. патент ФРГ 3841795, В21С 37/03, от 1990 г. В гибочной клети создают кривизну, равную кривизне трубы, а в сварочном агрегате соединяют кромки трубы сваркой. Но именно после сварки возникают отклонения формы трубы от цилиндрической, и ее точность низкая. Известен способ калибровки и правки труб согласно патенту США №4926667, МКИ В21С 23/00, В21D 3/00 (НКИ 72-256), от 1990 г. Способ предусматривает операции установки в трубу конической оправки и реализацию ее движения вдоль длины трубы с ее экспандированием (расширением). Но силы трения между оправкой и стенкой трубы будут весьма большими, и для труб больших диаметров этот способ неприменим. Известное устройство по патенту ФРГ №2953046, МКИ В21D 26/10, предусматривает осуществление способа электромагнитной раздачи труб, но этот способ очень сложно реализовать для стальных труб больших диаметров. Известен также способ, описанный в монографии В.Н. Шинкина «Сопротивление материалов для металлургов», М., Изд. Дом МИСиС, 2013, 655 с. Способ предусматривает формовку труб из листа изгибом, сварку, например, четырехдуговой сваркой сначала внутреннего шва, а потом наружного, и экспандирование, т.е расширение трубы движением ряда сегментов в радиальных направлениях, см. указанную монографию, стр. 575, 599-600.

Этот способ сейчас наиболее распространен и часто применяется, однако при экспандировании хотя обеспечивается повышение точности размеров трубы, но неизбежно создается волнистость трубы с малыми длинами волн, а такие волны являются гораздо более опасными, чем волнистость со значительными длинами волн.

Из-за разрушений нефтепроводов в РФ ежегодно вытекает 10-15 млн. тонн нефти, что приводит к убыткам до 270 млн. долларов в год (см. указанную монографию В.Н. Шинкина, стр. 638).

Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ экспандирования по авторскому свидетельству СССР №822952 от 1981 г.

Данный способ включает введение в трубу экспандера с размещенными на осях сегментами, расположенными относительно трубы с зазором, перемещение всех сегментов в радиальных направлениях и деформацию расширением сегментами ее стенок.

Этот способ обеспечивает повышение точности по длине трубы, но колебания кривизны по периметру сечений остаются значительными, а точность низкой.

Предлагаемый способ имеет целью уменьшить колебания кривизны и величин напряжений в трубах, повысить их надежность при эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в процессе экспандирования деформацию трубы расширения осуществляют циклами, на каждом из которых перемещают все сегменты в радиальных направлениях и осуществляют деформацию расширением стенок трубы, а затем отводят их от трубы с образованием зазора относительно ее стенки и поворачивают на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов, после чего сегменты перемещают в радиальных направлениях и осуществляют деформацию расширением участков стенки трубы с минимальным диаметром, полученном в предыдущем цикле.

Кроме того, предусмотрена реализация способа, в котором поворот сегментов на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов, осуществляют посредством их возвратно-вращательного движения. Кроме того, деформацию расширением осуществляют только концевых участков трубы длинами, равными 1,5-2,0 их диаметра.

Именно указанные отличительные признаки обеспечивает решение поставленной задачи: уменьшение колебаний кривизны, а также величин напряжений по периметру труб, а следовательно, повышение их надежности в процессе эксплуатации.

Пример реализации способа иллюстрируется чертежами, приведенными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8.

На фиг. 6 показаны сравнительные схемы идеальной круглой трубы и ее реальной конфигурации после завершения процесса экспандирования.

На фиг. 7 показано положение сегментов после завершения первого цикла расширения трубы, отвода их от поверхности трубы и поворота на угол, равный половине угла между осями соседних сегментов.

На фиг. 8 показана схема деформации трубы при реализации второго цикла экспандирования.

На указанных чертежах приняты следующие обозначения.

Труба 1 подвергается давлению со стороны сегментов 2, 3 и т.д., совершающих движения в радиальных направлениях под воздействием гидравлических цилиндров 4, 5 и 6, 7, при этом форма трубы, искаженная в процессах вальцовки и сварки, приближается к конфигурации круглого цилиндра.

Гидравлические цилиндры установлены в опорном цилиндре 8, с которым соединен блок гидравлических приводов 9. Опорный цилиндр установлен на валу 10, а труба оперта на приводной рольганг 11 с роликами, имеющими круглые калибры. Имеется переносная опора вала 12.

Головка экспандера в виде опорного цилиндра и блока гидравлических приводов снабжена приводом ее вращения (поворота) в виде шестерен 13, 14 и гидравлического двигателя 15. Возможно, конечно, использование в качестве привода электродвигателя.

Приведем пооперационное описание способа.

Первая операция состоит в том, что трубу 1 укладывают на рольганг 11 с профилированными роликами и подают по рольгангу влево так, что узел экспандера вводится внутрь трубы. При этом сегменты 2, 3 и другие цилиндрами 4, 5, 6 и 7, фиг. 1, отведены, так что диаметр экспандера уменьшен и между сегментами 2, 3 и трубой 1 имеется зазор.

Вторая операция состоит в подводе подвижной опоры 12 и ее регулировании по высоте до контакта с валом 10 круглого сечения. На роликах опоры 12 предусмотрены круглые калибры.

При реализации третьей операции осуществляют деформацию расширения стенки трубы движением сегментов 2, 3 и других в радиальных направлениях воздействием гидравлических цилиндров 4, 5 и 6, 7, установленных на опором цилиндре 8 (с котором соединены блок цилиндров 9 и вал 10).

Четвертая операция заключается в том, что после деформации расширения участка трубы все сегменты (2, 3 и т.д.) цилиндрами 4, 5, 6, 7 отводят в исходное положение так, что между сегментами и поверхностью трубы образуется зазор. Положение сегментов перед началом процесса их отвода от поверхности трубы 1 показано на фиг. 2.

На фиг. 3 показан отдельно сегмент 2 с приводом его перемещения в виде гидравлического цилиндра 4.

На фиг. 4 показано расположение всех сегментов, в настоящее время чаще всего используют их число, равное 12, поэтому угол между осями отдельных сегментов (4 цилиндров) равен

После завершения этой операции диаметр трубы увеличен, но его форма не соответствует дуге окружности, что иллюстрирует фиг. 5. Поверхность одного экспандера соответствует линии АВ, а при движении экспандера вдоль оси х (вдоль Ох) и его перемещении на величину его поверхность соответствует линии А’ В’.

Соседний сегмент движется под углом α к линии Ох вдоль оси Ох’.

Поверхность трубы начальным радиусом R₀, фиг. 5, соответствует не окружности радиусом , показанной на фиг. 5 пунктиром, а линии А’В’, при этом наибольшее отклонение профиля трубы от окружности постоянного радиуса равно отрезку А’С, фиг. 5.

На фиг. 6 показана форма трубы при использовании шести сегментов (и величине угла α=60°).

Здесь, как и на фиг. 5, форма окружности постоянного радиуса, равного , которую желательно реализовать, показана пунктиром (на фиг. 6 также показано пунктиром начальное положение сегментов при радиусе трубы R₀). На фиг. 5 и фиг. 6 величины перемещений сегментов показаны для наглядности в увеличенном масштабе.

Пятая операция, соответствующая отличительному признаку данного изобретения, заключается в том, что после отвода сегментов от стенок трубы все сегменты поворачивают относительно оси экспандера на угол, равный половине угла между соседними сегментами, т.е. на угол 0,5α.

Поворот осуществляют приводом через шестерни 13, 14 от гидравлического двигателя 15. При этом происходит вращение вала 10 и узлов 8, 9 с гидравлическими цилиндрами и сегментами.

Положение сегментов после поворота детали 8 со всеми цилиндрами и сегментами показано на фиг. 7. Здесь же стрелкой показано направление вращения. После поворота участки максимальных расстояний от центра О до максимального радиуса на поверхности сегментов совпадают в радиальных направлениях с участками минимального диаметра трубы, полученного в предыдущем цикле ее расширения. Точка максимального радиуса сегмента 2 находится после поворота на одном и том же радиусе с точкой поверхности трубы М₂, имеющей минимальный радиус.

Шестая операция состоит в том, что вновь перемещают все сегменты (2, 3 и другие) с помощью гидроцилиндров (4, 5, 6, 7 и других) в радиальных направлениях и повторяют операцию расширения трубы 1. Положение сегментов после реализации шестой операции показано на фиг. 8.

Положение стенки трубы до операции здесь показано пунктиром, и на сегменте 2 оно соответствует линии М₁М₂М₃. Давление на стенку трубы 1 со стороны сегмента 2 начнется в точке ее минимального радиуса: М₂. Профиль трубы после реализации этой операции будет соответствовать уже не линии М₁М₂М₃, а линии М₁NМ₃М₄, и колебание величины радиуса будет уменьшено в 4 раза (по сравнению с величиной, достигнутой после реализации первого расширения трубы). На этой стадии процесса осуществляют деформацию расширения участков трубы, имеющих минимальные диаметры.

Далее эти операции можно повторять, реализуя третий, четвертый и т.д. циклы деформации расширения трубы давлением сегментов после их реверса и последующего поворота перед каждым новым циклом нагружения перемещением сегментов в радиальных направлениях.

Но, как показывают расчеты, как правило, двух циклов расширения трубы (с поворотом между их реализацией) оказывается достаточно.

Седьмая операция состоит в том, что после отвода сегментов от стенки трубы 1 трубу 1 перемещают рольгангом 11 (влево) на расстояние, равное (0,85-0,90) длины сегментов (2, 3 и других), и вновь повторяют циклы деформации расширения трубы с поворотами между циклами деформации.

Эти операции повторяют последовательно вдоль длины трубы.

Можно реализовать не вращение головки 8 с гидроцилиндрами и сегментами в одном и том же направлении (между циклами деформации расширения трубы), а возвратно-вращательное движение сегментов между циклами деформации трубы.

В этом случае направление вращения головки 8 изменяют после реализации каждого цикла деформации расширения трубы. В ряде случаев достаточно осуществлять радиальные перемещения сегментов и последующие их повороты (после разгрузок) только на концевых участках труб длинами, равными (1,5-2,0) их диаметров.

Это обеспечит возможность качественной сварки труб по длине трубопровода, а на других участках отклонения радиусов трубы будут иметь большую длину «волн» (колебаний радиуса по периметру), а такие «длинные волны» (соответствующие овальности, эллиптичности) оказывают гораздо меньшее влияние на прочность трубы, чем колебания профиля трубы с малыми длинами волн.

При длине концевых участков, подвергаемых деформации расширения (экспандирования), меньшей 1,5 диаметра, не будет обеспечена близость конфигурации концевых участков соседних труб, что затруднит их сварку. При длине данного участка, превышающей два диаметра, будет излишне увеличена зона деформации. Это подтверждает оптимальность указанного интервала.

Известно, что в трубе с толщиной стенки h при воздействии внутреннего давления газа или жидкости p возникают напряжения

Особенность этих формул в том, что напряжения зависят не только от функций, описывающих форму детали (трубы), но и от кривизны, т.е. от первых двух производных этих функций. При отклонении х величин, входящих в формулу (1), на Δp, Δh и ΔК отклонение величины напряжений

Колебания кривизны наименее точно определены и могут вызвать случайные колебания напряжений, что вынуждает увеличивать запас прочности и толщину стенок трубы, увеличивая массу труб (и их стоимость), чаще всего третье слагаемое в (2) дает наибольший вклад в величину погрешности.

Если принять, что форма поверхности трубы описана уравнением

Отсюда следует важный вывод: относительные колебания кривизны, согласно формуле (2) напряжений, возрастают с увеличением .

Колебания кривизны в пределах ±0,286 могу быть опасными для долговечности трубы трубопроводов.

Известные методы экспандирования при n=12 создают колебания кривизны с малыми длинами волн, а это может быть опасным для труб.

,

а при малых величинах

,

Разность величин радиусов равна S=eR₀.

После поворота на угол 0,5α и второго цикла нагружения эти величины снижаются в 4 раза.

Приведем пример реализации способа.

.

Согласно формуле (5) такая величина «е» приведет к колебаниям кривизны

Но после отвода сегментов от трубы, их поворота на 15° и второго цикла нагружения величины «е» и уменьшатся в четыре раза – до

,

и такие колебания в пределах ±10% можно считать допустимыми.

Источник