Пресс шаговой формовки

Содержание

Введение            5

1. Общая часть           7

1.1. Анализ сортамента производимых труб большого диаметра

 и требования к  ним          7

1.2. Технические требования к исходной заготовке      14

1.3. Анализ технологической схемы производства      17

2. Технологический процесс  формовки трубной заготовки на  прессе 

шаговой формовки          20

2.1. Технологическая схема изгиба на прессе шаговой формовки    20

2.2. Расчет работы и усилия при получении трубной заготовки 1420х48 мм  21

2.3. Проверочный расчет насосов гидропривода      24

2.4. Расчёт плунжерного цилиндра на прочность      25

2.5. Расчёт дифференциального цилиндра на прочность     26

2.6. Выбор количества насосов         29

2.7. Работа гидросистемы         30

2.8. Расчёт выбранного трубопровода        32

2.9. Определение фактического усилия цилиндров      33

3. Основное технологическое  оборудование линии 1420     36

4. Технологическая оснастка  и инструмент пресса шаговой  формовки   39

5. Перевалка технологического  инструмента       40

6. Средства механизации и автоматизации       40

7. Контроль технологических  параметров процесса и продукции    43

7.1 Параметры технологического  процесса формовки трубной 

заготовки на прессе шаговой  формовки       43

7.2 методы пооперационного  и окончательного контроля труб    44

7.3 Технологические пробы  для механических испытаний     45

7.4 Окончательная приёмка         46

8. Отделочные операции          48

9. Организация производства         50

10. Вопросы социального  характера        52

10.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторов     52

10.2 Мероприятия по  охране труда, технике безопасности  и 

защите окружающей природной  среды       53

11. Экономика производства         59

Заключение            61

Список литературы          62

Введение

Трубы большого диаметра зарекомендовали себя как отличный способ непрерывной транспортировки больших объёмов сырой нефти, природного газа и воды на большие расстояния. Также трубы большого диаметра используются в химической промышленности, при изготовлении заготовок для производства котельного оборудования и в сфере строительства.

Все более суровые  условия эксплуатации и необходимость  сокращения затрат на последующих этапах обработки продукции обусловливают повышение требований к характеристикам труб большого диаметра.

Кроме того, существует насущная необходимость в использовании  более высококачественных сортов стали, ввиду увеличения сложности процессов добычи и транспортировки природного газа.

Наиболее важными характеристиками труб большого диаметра являются:

- прочность;

- ударная вязкость;

- свариваемость в условиях  стройплощадки;

- стойкость к высокосернистым  веществам;

- геометрическая форма  и соблюдение допусков.

Характеристики материала  обеспечиваются благодаря процессу, сочетающему свойства микросплавной малоуглеродистой стали со сложной термомеханической процедурой прокатки. Геометрическая форма и допуски являются результатом технологического процесса обработки.

Прямошовные трубы большого диаметра, свариваемые дуговой сваркой  под флюсом, широко используются сегодня в самых различных областях. В частности используются:

-трубы из углеродистой  стали для сетевого транспорта  газа, нефти и воды;

-трубы из нержавеющей  стали для химической промышленности;

-(несущие) трубы для  морских сооружений;

-трубы для котлов и другая продукция для специальных сфер применения. На сегодняшний день существует лишь небольшое число промышленных методов изготовления труб большого диаметра из листовой или полосовой стали.

Эти методы отличаются друг от друга, главным образом, технологией формовки. Дальнейший процесс обработки трубы всегда идентичен.

В основе технологии производства труб большого диаметра лежит процесс  формовки, во многом определяющий как  номенклатуру производимой продукции, выбор марки стали, размеры, так  и производительность линии.

Разработанный фирмой "SMS Меег" процесс формовки JCOE, при  котором в качестве основного  агрегата  используется  гибочный пресс, утвердился в последние  годы на  рынке производства сварных  труб большого диаметра. В условиях конкуренции с технологией UOE  (формовкой на U- и О- образных гибочных прессах, сваркой и экспандированием) и с технологией 3-валковой гибки благодаря более высокой степени гибкости, высочайшему качеству и более низким инвестиционным затратам.

1. Общая часть

1.1. Анализ сортамента производимых труб большого диаметра и требования к ним

На ТЭСА 1420 производятся сварные прямошовные  трубы диметром 508-1420 мм (толщина стенки 7-50 мм, длина трубы составляет 10-12 м) с одним продольным швом, сварные двухшовные трубы, изготавливаемые из полуцилиндрических трубных заготовок, диаметром от 1020 до 1420 мм (сталь класса прочности К42 – К70), а также трубы наружным диаметром 508 -1422 в соответствии с требованиями Американского нефтяного института API Spec 5L категории прочности В, Х42 – Х80, для сооружения магистральных газопроводов и нефтепроводов, трубопроводов пара и горячей воды, а также, труб сварных электросварных общего назначения из углеродистых и низколегированных сталей.

Таблица 1- Сортамент труб линии 1420.

Учитывая наличие в  цехе соответствующих участков, на трубы может быть нанесено антикоррозионное наружное трехслойное полиэтиленовое покрытие, а также внутреннее антикоррозионное или гладкостное покрытие, отвечающее требованиям следующих стандартов:

• ГОСТ Р51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии»
• ТУ 14-ЗР-37-2000 «Трубы стальные электросварные прямошовные диаметром от 102 до 1220 мм с наружным защитным покрытием на основе экструдированного полиэтилена»
• ТУ 14-ЗР-42-2000 «Трубы стальные электросварные диаметром от 102 до 426мм с наружным антикоррозионным полиэтиленовым покрытием для газопроводов»
• ТУ 14-ЗР-43-2000 «Трубы стальные электросварные диаметром от 508 до 1220мм с наружным трехслойным антикоррозионным полиэтиленовым покрытием для магистральных газопроводов»
• ТУ 14-ЗР-61-2002 «Трубы стальные бесшовные электросварные диаметром 102-820 мм с наружным двухслойным защитным покрытием на основе экструдированного полиэтилена»
• международным стандартам DIN 30670, DIN 30678, NFA 49710 и NFA 49711, API 5L.EN 10285.

Технические требования к трубам

Параметры труб, выпускаемых ТЭСА 1420, должны соответствовать требованиям API Spec5L-2000, ISO 3183-2007, DNV, ТУ 14-ЗР-01-93, ТУ 14-3-1573-96, ТУ 15-98, ТУ 100-98 и др.

Отклонение  наружного диаметра (Д_н) корпуса труб от номинальных размеров не должно превышать +2,0 мм.

Отклонение  наружного диаметра концов труб от номинальных размеров на расстоянии не менее 200 мм от их торцов не должно превышать:

• ± 1,5 мм для труб диаметром менее 1020 мм
• ± 1,6 мм для труб диаметром 1020 мм и более.

Разность  фактических диаметров по концам одной и той же трубы не должна превышать 2,4 мм.

Трубы изготавливают  с номинальной толщиной стенки от 7мм до 50мм.

Длина изготавливаемых  труб 10,5-12,4 м.

• Кривизна труб не должна превышать 1,5 мм на 1 м длины, а общая 
кривизна - 0,1 % длины трубы.

Косина реза не должна превышать 1,6 мм и обеспечивается конструкцией оборудования.

Все швы труб свариваются в три слоя: сплошным технологическим швом в среде защитного газа, внутренним и наружным рабочими швами под флюсом.

Высота усиления наружного  шва должна находиться в пределах:

• 0,5-2,0 мм при стенке включительно до 10 мм
• 0,5-2,5 мм при стенке более 10 мм.

Высота усиления внутреннего  шва не должна превышать:

• не более 20 мм для толщины стенки до 10 мм
• не более 25 мм для толщины стенки 10 - 16мм
• не более 30 мм для толщины стенки свыше 16мм

Ширина усиления сварных  швов должна быть в пределах 25 ± 5 мм.

Смещение  свариваемых кромок не должно превышать 10 % номинальной толщины стенки, но не более 2,0 мм.

Перекрытие  швов не менее 1мм.

Поперечное сечение  трубы должно быть круглым. Отклонение от теоретической окружности по торцам трубы, в том числе и на участках со сварным швом, по дуге периметра трубы с хордой длиной 200 мм не должно превышать 0,15%номинального наружного диаметра трубы, но не более 1,9 мм (в указанную величину не входит фактическое значение высоты усиления сварного шва).

Овальность концов труб (отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметром в одном сечении к номинальному диаметру) не должна превышать:

• для тела труб -0,75% от номинального диаметра, но не более 5,0 мм

• для торцев труб -0,75% от номинального диаметра, но не более 5,0 мм

Значение временного сопротивления на продольных образцах должно составлять не менее 95% от гарантированного временного сопротивления на поперечных образцах. Требования к механическим свойствам основного металла и сварного соединения готовых труб устанавливаются техническими условиями на трубы с учетом обеспечения прочностных свойств, представленных в таблице 2.

Трубы должны быть изготовлены из стали с отношением предела текучести к временному сопротивлению основного металла труб не более 0,80 для нормализованной низколегированной стали, 0,85 -для дисперсионно-твердеющей нормализованной стали, 0,90 - для микролегируемой стали контролируемой прокатки.

Таблица 2 - Прочностные свойства труб.

Относительное удлинение основного металла  труб на двухдюймовых плоских образцах по стандарту ASTM A370 должно быть не менее значений, приведенных в таблице 3. При испытании на плоских и цилиндрических образцах по ГОСТ 1497 относительное удлинение должно соответствовать требованиям СНиП 2.05.06-85.

Таблица 3 - Относительное удлинение σ основного металла труб.

Временное сопротивление  разрыву сварных соединений труб должно быть не ниже нормы, установленной для основного металла

Ударная вязкость на образцах с острым надрезом основного металла  и сварных соединений и доля вязкой составляющей металла труб в изломе образцов при испытании на ударный изгиб падающим грузом (DWTT согласно стандарту API 5L и ГОСТ 30456) должны удовлетворять требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4 - Нормативные показатели ударной вязкости основного металла и сварных соединений труб на образцах с острым надрезом и количество вязкой составляющей в изломе образцов для ИПГ основного металла (трубы метрического ряда).

Нормативные показатели ударной вязкости основного  металла и сварных соединений труб метрического ряда на образцах с круглым надрезом, в зависимости от толщины стенки, приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Нормативные показатели ударной вязкости основного металла и сварных соединений труб на образцах с круглым надрезом.

Сварные соединения труб должны выдерживать испытания на загиб с оправкой. Угол загиба должен быть не менее 180°. Методика и результаты испытаний должны соответствовать требованиям API Spec 5L и ГОСТ 3728.

Максимальное значение твердости  для основного металла, наплавленного металла и зоны термического влияния не должно превышать 260 HV10 для труб с гарантированным временным сопротивлением 590 - 640 Н/мм2, а для труб с временным сопротивлением более 640 Н/мм2 твердость не должна превышать 270 HV10.

В металле труб не допускаются трещины, плены, рванины, а также расслоения, выходящие на поверхность или торцевые участки труб.

Каждая труба должна подвергаться гидравлическому испытанию  по ГОСТ 3845 с выдержкой 20 сек. Величина испытательного давления должна вызывать в стенке трубы кольцевое напряжение равное 0,95 гарантированного предела текучести металла, МПа.

Продольные сварные соединения труб до и после гидроиспытания подвергаются 100 % ультразвуковому контролю для выявления продольных и поперечных дефектов с последующей расшифровкой отмеченных участков рентгеновским контролем с чувствительностью не хуже 1,5 % по эталонам API/ISO.

Должна быть предусмотрена возможность выборочного  рентгенографического контроля швов по всей длине трубы. Участки швов, отремонтированные путем удаления дефектов с последующей заваркой, контролируются рентгенотелевизионным методом. Механически обработанные торцы труб контролируются магнитопорошковым (магнитолюминисцентным) методом.

Концевые участки всех труб на длине не менее 40 мм по периметру  трубы после гидроиспытания должны быть проконтролированы ультразвуком. Требования к ультразвуковому и рентгеновскому контролю - в соответствии с API Spec 5L (редакция 2004 г.). В сварных соединениях не допускаются трещины, непровары, выходящие на поверхность свищи и поры, подрезы глубиной более 0,4 мм.

Допустимые  размеры внутренних (не выходящих  на поверхность) шлаковых включений и пор в швах труб должны соответствовать нормам API Spec 5L (редакция 2004 г.)

При визуальном и магнитопорошковом контроле поверхности  механически обработанных торцов труб не допускаются трещины и расслоения.

Трубы изготавливаются  из листовой стали, прошедшей на заводе-изготовителе 100% ультразвуковой контроль в соответствии с ISO 12094, критерии приемки в соответствии с ISO 3183-3; ASTM A578, иными нормативными документами, согласованными с заказчиком.

Концы всех труб должны обрабатываться механическим способом для получения фаски под сварку с кольцевым притуплением 1,8±0,8 мм. Для труб с толщиной стенки до 15 мм включительно применяется односкосая фаска с углом 30 - 35°, для труб с толщиной стенки более 15 мм - двухскосая фаска с углами 11,0 - 16,0 и 30 - 35°. Чертеж фаски согласовывается техническими условиями на поставку труб. При необходимости форма и размеры разделки торцевых кромок могут быть уточнены.

В зонах, примыкающих к  торцам трубы на длине не менее 40 мм, не допускаются дефекты типа расслоений, размеры которых в любом направлении составляют 20 мм и более.

1.2. Технические требования к исходной заготовке

Для производства на новой  линии ТЭСА 1420 труб диметром 508-1420 мм должны быть поставлены листы толщиной от 7,0 до 50,0 мм, длиной 11300-12300 мм, шириной 1480-4410 мм. Листы предназначены для  изготовления труб повышенной категории надежности.

Минусовой допуск по толщине  листов должен составлять не более 5 % номинальной  толщины для листов толщиной до 16 мм и минус 0,8 мм для листов толщиной более 16 мм.

Плюсовой допуск должен находиться в пределах, указанных в таблице 6.

Таблица 6 - Предельные плюсовые отклонения по толщине листов.

Предельные отклонения по другим размерам - согласно ГОСТ 19903.

Листы должны быть обрезаны под прямым углом.

Серповидность листов - не более 12 мм, при этом на длине 1 метра - не более 1,0 мм.

Косина реза и серповидность  не должны выводить размеры поставляемых листов за пределы требуемых номинальных размеров и допустимых отклонений по ширине и длине.

Плоскостность листов должна удовлетворять требованиям ГОСТ 19903 к листам улучшенной плоскостности (ПУ). По соглашению с производителем труб в технических условиях на прокат могут оговариваться требования высокой (ПВ) или особо высокой плоскостности (ПО) по ГОСТ 19903.

Для изготовления труб используется низколегированная сталь (годовая потребность в листовой стали с учётом сортамента приведена в таблице 7), поставляемая в состоянии после нормализации, нормализации с отпуском, либо прокатанная по контролируемому режиму с ускоренным охлаждением или без него. Сталь подвергается вакуумированию, внепечной обработке или обработке твердыми шлакообразующими смесями и продувке аргоном.

Таблица 7 – Годовая потребность в листовой стали с учетом сортамента.

Способ прокатки и  термической обработки при изготовлении проката должен быть указан в технических  условиях на сталь.

Листовая  сталь, предназначенная для производства газонефтепроводных труб, на заводе-изготовителе должна пройти 100 % ультразвуковой контроль сплошным сканированием плоскости раската до обрезки кромок и порезки его на мерные длины. При этом несплошность по площади листа не должна превышать требований 3-го класса, а по продольным и поперечным прикромочным зонам - 2-го класса по SEL-072. Ширина продольных прикромочных зон - не менее 40 мм, поперечных - не менее 150 мм.

Для изготовления газонефтепроводных труб диаметром от 508 до 1420 мм применяется листовая сталь классов прочности до К80 и групп прочности до Х80, соответственно, отечественного производства и импортной поставки.

Химический  состав стали указан в таблице 8.  

Сталь должна хорошо свариваться  способами дуговой и контактной стыковой сварки, применяемыми при  изготовлении труб, ремонте и строительстве трубопроводов.

Величина эквивалента  углерода Сэ и параметра стойкости  против растрескивания при сварке Рсм  микролегированной стали, применяемой  для производства труб, не должна превышать 0,43 % и 0,25 % соответственно. При условии обеспечения требуемых механических свойств и характеристик свариваемости металла, допускаются отклонения по верхнему пределу содержания химических элементов.

Таблица 8 - Химический состав стали.