RU2036063C1

RU2036063C1 - Method of making laminate metallic tubes

Info

Publication number: RU2036063C1
Authority: RU
Inventors: Василий Савельевич Юркин
Original assignee: Василий Савельевич Юркин
Priority date: 1992-02-03
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: tube production. SUBSTANCE: method comprises steps of making a metallic strip by rolling, directly after the strip had been rolled, measure cutting it and upon winding the measure cut strip on a formate drum applying on it an easy meltable metal in the form of powder or a sheet with melting temperature no more, than 1100 C at temperature value of the steel strip less, than the above mentioned melting temperature of the easy meltable metal. In order to simplify an assembling procedure, to isolate the tube from action of gases and liquids and from corrosion, the metallic sheet is being wound on a hollow metallic core, being monolithic or of one sheet, having in its outer surface a shoulder with a height , equal to a thickness of the metallic sheet, and with a length, equal to a width of the measure cut blank, in such a way, that an end of the material to be wound is placed in a butt with the shoulder. An outer surface of the core is helical one due to a wound layer of high-strength metallic sheet. Upon cooling the laminate metallic tube its outer layers (due to their linear narrowing) force inner layers with a high effort, increasing diffusion of the assy meltable metal into layers of the rolled metallic sheet with preliminary stress of layers of the tube. EFFECT: enlarged using range. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству многослойных металлических труб высокого давления и может быть использовано для металлургической, нефтегазовой и химической промышленности. The invention relates to the production of multilayer metal pipes of high pressure and can be used for the metallurgical, oil and gas and chemical industries.

Известен способ изготовления многослойных металлических труб из стальных листов толщиной 4-5 мм путем резки металлической полосы на мерные заготовки, навивки мерной заготовки в несколько слоев на форматный барабан, сварки внутренних и наружных швов, сварки обечаек с получением трубы. Чтобы устранить зазоры между слоями (4-7 слоев) обечайку надевают после сварки наружного нахлесточного шва на экспандер, разжимающий ее с необходимым для этого усилием. После этого производится сварка внутреннего нахлесточного шва. A known method of manufacturing multilayer metal pipes from steel sheets with a thickness of 4-5 mm by cutting a metal strip into measured billets, winding the measured billet in several layers onto a format drum, welding internal and external seams, welding shells to produce pipes. To eliminate the gaps between the layers (4-7 layers), the shell is put on after the welding of the external lap weld on the expander, expanding it with the necessary effort. After this, the welding of the internal lap weld is performed.

Однако указанный способ изготовления многослойных стальных труб не обеспечивает равномерную передачу усилий внутреннего давления газообразной или жидкой среды ввиду проскальзывания отдельных участков непрерывно навитого листа при изменении температуры наружных и внутренних слоев. However, this method of manufacturing multilayer steel pipes does not provide uniform transmission of the internal pressure of a gaseous or liquid medium due to the slipping of individual sections of a continuously wound sheet when the temperature of the outer and inner layers changes.

Технический эффект состоит в повышении плотности, прочности и ударной вязкости многослойных металлических труб. The technical effect consists in increasing the density, strength and toughness of multilayer metal pipes.

Это достигается тем, что металлическую полосу получают горячей прокаткой, резку ее на мерные заготовки осуществляют непосредственно после прокатки, а в процессе намотки мерной заготовки на форматный барабан осуществляют нанесение на нее легкоплавкого металла в виде порошка или листа с температурой плавления, не превышающей 1100^оС, при температуре стального листа не менее температуры плавления легкоплавкого металла.This is achieved in that the metal strip obtained by hot rolling, cutting it to length is carried out immediately after rolling, and during the winding-dimensional preform the format roller performed applying to it a low-melting metal in the form of a powder or a sheet with a melting point not exceeding ¹¹⁰⁰ C. , when the temperature of the steel sheet is not less than the melting point of the fusible metal.

Для облегчения процесса сборки, изоляции трубы от действия жидкостей и газов, а также от коррозии навивку металлического листа осуществляют на полый металлический сердечник, выполненный цельнолитым или из листа, на наружной стороне которого выполняют уступ высотой, равной толщине металлического листа, и длиной, равной ширине мерной заготовки, располагая торец наматываемого материала встык с уступом. To facilitate the assembly process, isolation of the pipe from the action of liquids and gases, as well as from corrosion, the metal sheet is wound onto a hollow metal core made of solid metal or from a sheet on the outside of which a step is made with a height equal to the thickness of the metal sheet and a length equal to the width measuring workpiece, positioning the end face of the wound material end-to-end with a ledge.

Наружная поверхность сердечника выполнена по спирали соответственно навитым слоям высокопрочного металлического листа. Полый сердечник изготовляется из тугоплавких и нержавеющих металлов в зависимости от условий использования труб, а также из прокатанного металлического листа. Он является составным элементом готовой многослойной трубы. The outer surface of the core is made in a spiral, respectively wound layers of high-strength metal sheet. The hollow core is made of refractory and stainless metals, depending on the conditions of use of the pipes, as well as from a rolled metal sheet. It is an integral element of the finished multilayer pipe.

На фиг.1 представлена схема процесса; на фиг.2 и 3 изделие. Figure 1 presents the process diagram; figure 2 and 3 product.

Производство многослойных металлических труб (фиг.1) начинается с заготовки металлической полосы и сварки внутреннего нахлесточного шва металлического сердечника 1, а затем производится ультразвуковой контроль внутреннего сварного шва 2. После прокатки на стане 3 производится правка металлической полосы 4 и контроль полосы 5. В случае необходимости производится дополнительный электродуговой нагрев 6 и металлическую полосу разрезают на мерные длины 7. Нагретая мерная заготовка 8 подается к форматному барабану 9 для навивки обечаек. The production of multilayer metal pipes (Fig. 1) begins with the preparation of a metal strip and welding of the internal lap seam of the metal core 1, and then ultrasonic inspection of the internal weld seam 2 is performed. After rolling, the metal strip 4 is edited and the strip 5 is checked in the case of if necessary, an additional electric arc heating 6 is made and the metal strip is cut into measured lengths 7. The heated measuring billet 8 is supplied to the format drum 9 for winding the shells.

До начала навивки обечаек на форматный барабан 9 надевается металлический сердечник с уступом на наружной поверхности, расположенным на уровне металлической полосы. Горячая мерная заготовка автоматически стыкуется с наружным уступом металлического сердечника и на мерную заготовку наносится тонкий равномерный слой легкоплавкого металлического порошка из электровибропитателя 10 или укладывается тонкий лист из легкоплавкого металла 11. Prior to starting winding the shells, a metal core with a step on the outer surface located at the level of the metal strip is put on the format drum 9. The hot measured billet automatically joins the outer ledge of the metal core and a thin uniform layer of fusible metal powder is applied from the electric vibrator 10 or a thin sheet of fusible metal 11 is laid.

После окончания навивки металлической полосы со слоем легкоплавкого металлического порошка или с тонким листом из легкоплавкого металла производилась сварка наружного нахлесточного шва 12. Вместо наружного сварного нахлесточного шва на горячей обечайке выполнялась прикатка наружного шва под давлением. After winding the metal strip with a layer of low-melting metal powder or with a thin sheet of low-melting metal, welding of the external lap weld 12. Instead of the external weld lap weld on the hot shell, the external weld was pressurized.

Готовая металлическая многослойная обечайка подавалась к месту механической обработки торцов 13 и далее на сборку обечаек 14 со сваркой внутренних кольцевых 15 и наружных кольцевых швов 16. После ренген-телевизионного контроля кольцевых швов 17 производилось гидроиспытание трубы 18 и обработка торцов трубы 19. После окончания работ по сборке многослойные металлические трубы передавались на склад готовых труб 20. The finished metal multilayer shell was fed to the place of machining of the ends 13 and then to the assembly of the shells 14 with welding of the inner ring 15 and outer ring seams 16. After the X-ray television inspection of the ring seams 17, the pipe 18 was hydrotested and the pipe ends were processed 19. After finishing assembly, multilayer metal pipes were transferred to the finished pipe warehouse 20.

Для обечайки с внутренним диаметром 1380 мм с учетом внутреннего металлического сердечника число витков 4 штуки, толщина одного витка 5,4 мм. Периметр витков обечайки после навивки: для внутреннего металлического сердечника 4311 мм без учета нахлестки, для первого внутреннего витка 4345 мм, для второго внутреннего витка 4379 мм и для третьего наружного витка 4413 мм. For a shell with an inner diameter of 1380 mm, taking into account the inner metal core, the number of turns is 4 pieces, the thickness of one turn is 5.4 mm. The circumference of the shell turns after winding: for the inner metal core 4311 mm without overlapping, for the first inner turn 4345 mm, for the second inner turn 4379 mm and for the third outer turn 4413 mm.

При остывании многослойной металлической трубы наружные слои за счет их линейного сужения с большой силой сдавливали внутренние слои, что увеличивало диффузию легкоплавкого металла в слои прокатанного металлического листа с предварительным напряжением слоев трубы. During cooling of a multilayer metal pipe, the outer layers due to their linear narrowing squeezed the inner layers with great force, which increased the diffusion of the fusible metal into the layers of the rolled metal sheet with the preliminary stress of the pipe layers.

Температура мерной заготовки принималась не менее температуры плавления легкоплавкого металлического порошка 1000^оС. при использовании тонких листов из алюминиево-марганцевых и алюминиево-магниевых сплавов с температурой плавления 658^оС мерная заготовка перед навивкой имела температуру 660^оС. Величина нагрева металлической полосы при использовании фольги из сплава олова и свинца принималась 240^оС. Использовалась стальная полоса шириной 1700 мм из низколегированной горячекатанной стали (марка 09Г2СФ).Low dimensional preform taken not less than the melting temperature of the low-melting metal powder 1000 ° ^C when using thin sheets of aluminum-manganese and aluminum-magnesium alloy with a melting point of 658 ^{° C} prior to winding dimensional preform has a temperature of 660 ^C. The quantity of heating a metal strip by using foil of tin and lead alloy taken as 240 ° ^C. We used the steel strip width of 1700 mm hot rolled low alloyed steel (09G2SF mark).

Благодаря цанговой конструкции форматного барабана готовая многослойная обечайка с металлическим сердечником легко снималась с него и транспортером доставлялась на установку, где окончательно обрабатывался наружный конец прокатанного металлического листа. Торцы обечаек длиной 1700 мм перед сборкой в трубы длиной по 12 м (7 шт х 1,7 м) обрабатывали на металлорежущем станке для последующей сварки. Сварка стыков обечаек производилась внутри трубы, а затем снаружи. Thanks to the collet design of the format drum, the finished multilayer shell with a metal core was easily removed from it and conveyed to the installation, where the outer end of the rolled metal sheet was finally processed. The ends of the shells with a length of 1700 mm before assembly into pipes of 12 m in length (7 pcs x 1.7 m) were processed on a metal cutting machine for subsequent welding. The joints of the shells were welded inside the pipe, and then outside.

Готовая многослойная металлическая труба большого диаметра (фиг.2) состоит из металлического листа 21, полого металлического серебpа 22 с уступом на сердечнике 23 и слоем легкоплавкого металлического порошка или тонкого листа из легкоплавкого металла 24 и имеет внутренний сварной шов 25. The finished multilayer metal pipe of large diameter (Fig. 2) consists of a metal sheet 21, a hollow metal silver 22 with a step on the core 23 and a layer of low-melting metal powder or a thin sheet of low-melting metal 24 and has an internal weld 25.

Многослойные металлические трубы малого диаметра изготовлялись с цельнолитым полым внутренним сердечником и защитным кожухом из тугоплавких и нержавеющих металлов (фиг.3) в зависимости от условий применения труб. Small diameter multilayer metal pipes were made with a solid-cast hollow inner core and a protective casing of refractory and stainless metals (Fig. 3), depending on the conditions of use of the pipes.

Готовый защитный кожух нагревался до температуры менее температуры плавления легкоплавкого листа и в нагретом состоянии надевался на многослойную металлическую трубу после ее остывания до температуры в цехе сборки. При остывании защитный кожух сдавливал многослойную металлическую трубу за счет линейного сужения, повышая ее плотность, прочность и ударную вязкость. The finished protective casing was heated to a temperature less than the melting point of the fusible sheet and in the heated state was put on a multilayer metal pipe after it was cooled to a temperature in the assembly shop. During cooling, the protective casing squeezed the multilayer metal pipe due to linear narrowing, increasing its density, strength and toughness.

Использование легкоплавкого металла для соединения между собой слоев прокатанных на стане навитых стальных листов позволило соединить тонкие листы, чтобы они не теряли устойчивости в элементах конструкций труб, что гарантирует их высокую надежность и экономичность. Получен новый материал, в котором соединяются преимущества многослойного и монолитного материала в одном изделии. При этом необходимая прочность достигнута при меньшей толщине, что в случае монолитного металла из дорогой ниобиевой стали. Окисленная повеpхность металлов при нагреве без доступа воздуха самопроизвольно очищалась. Расплав металлического порошка или листа из легкоплавкого металла съедал окисленную пленку прокатанного стального листа, что обеспечивало прочность соединения всех слоев многослойной трубы. При этом расплавленные частицы легкоплавкого металла проникают в поры нагретого после прокатки металлического листа за счет диффузии металлов в приграничных поверхностях их соприкосновения под давлением. The use of low-melting metal for joining together layers of rolled steel sheets rolled on a mill made it possible to connect thin sheets so that they did not lose stability in the structural elements of pipes, which guarantees their high reliability and cost-effectiveness. A new material is obtained that combines the advantages of a multilayer and monolithic material in one product. In this case, the required strength is achieved with a smaller thickness, which is the case in the case of a monolithic metal made of expensive niobium steel. The oxidized metal surface was heated spontaneously when heated without access to air. The molten metal powder or low-melting metal sheet ate the oxidized film of the rolled steel sheet, which ensured the bond strength of all layers of the multilayer pipe. In this case, the molten particles of fusible metal penetrate into the pores of a metal sheet heated after rolling due to the diffusion of metals in the boundary surfaces of their contact under pressure.

Кроме труб для строительства многослойные высокопрочные металлические трубы с полым металлическим сердечником могут быть использованы в военном деле для стволов орудий и пусковых устройств, в авиастроении и в космонавтике для ракет и сопл, а также для трубопроводов в других отраслях промышленности. In addition to pipes for construction, multilayer high-strength metal pipes with a hollow metal core can be used in military affairs for gun barrels and launching devices, in the aircraft industry and in the space industry for rockets and nozzles, as well as for pipelines in other industries.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING MULTI-LAYERED METAL PIPES, including cutting a metal strip into measured billets, winding the measured billet in several layers onto a format drum, welding inner and outer seams, butt welding to produce tubes, characterized in that the metal strip is obtained by hot rolling, cutting it is carried out on measured billets immediately after rolling, and in the process of winding a measured billet on a format drum, a fusible metal is applied to it in the form of a powder or a sheet with a melting temperature Nia not exceeding 1100 ^o C, the steel sheet at a temperature less than the melting temperature of the low-melting metal.

2. The method according to p. 1, characterized in that the winding of the metal sheet is carried out on a hollow metal core made of solid metal or from a sheet on the outside of which a step is made with a height equal to the thickness of the metal sheet and a length equal to the width of the measured workpiece, having an end face end-to-end winding material with a ledge.