SU1079393A1 - Внутреннее устройство дл сборки под сварку кольцевых стыков обечаек - Google Patents

Abstract

1. ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПОД СВАРКУ КОЛЬЦЕВЫХ CTbfКОВ ОБЕЧАЕК, содержащее корпус, два зажимных узла с несколькими р дами разжимных башмаков, установленных о возможностью радиального перемещени . и механизм осевого ст гивани  обеча-1 ек, смонтированный на одном из концов корпуса, отличающеес   тем, что, с целью повышени  качества сборки обечаек за счет компенсации неточности обработки их торцов, зажимной узел, расположенный со стороны механизма осевого ст гивани , содержит только один р д разжимных баиочаков, рабочие торЦы которых выполнены выпуклыми с поверхностью дво кой кривизны 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ее   тем, что отношение радиуса кривизны поверхности рабочего торца в осевой плоскости к радиусу кривизны этого торца в диамет- jc ральной плоскости не более 1. (Л

Description

()

00 QO

оо Изобретение относитс  к производ ству труб с помощью сварки и касает с  усовершенствовани  оборудовани  примен емого дл  установки, креплени  и удержани  изделий в положении сварки. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при производстве длинномерных многослойных труб. Трубы, получаемые из многосло ных обечаек,  вл ютс  ответственног назначени  и предназначены дл  рабо ты под повшаенным давлением рабочей среды при сверхнизких температурах Запол рь . Поэтому к. качеству сварных швов труб предъ вл ютс  повышен ные требовани . Качество кольцевых сварных швов длинномерных труб во многом зависит от качества сборки торцов обечаек под сварку. Осуществить же качественную сборку торцов многослойных обечаек гораздо сложнее , чем монослойных, поскольку так обечайки поступают на сборку с повы шенной по сравнению с монослойными косиной тордов. Получение повышенной косины торцов в результате операции их подрез ки перед сборкой объ сн етс  уменьшенной жесткостью многослойных обечаек по сравнению с монослойными. При такой жесткости обечаек современные специализированные серийновыпускаеквле подрезные станки не могут обеспечить необходимую величину перпендикул рности их тордов к продольной оси. Поэтому процесс сварки труб из многослойных обечаек имеет свои специфические особенности и может быть качественно выполнен лишь при применении специального оборудовани  дл  их сборки Известно устройство, примен емое дл  сборки обечаек под сварку , содержащее два размещенных в , общем корпусе зажимных узла, каждый из которых имеет по два р да зажим ных башмаков l . Недостатком данного устройства  вл етс  невозможность компенсации зазоров, возник,дющих в стыке из-за наличи  косины торцов собираемых обечаек. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  внутреннее устройство дл  сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, содержащее два размещенных в общем корпусе зажимных узла, каждый из которых содержит по два р да зажим ных башмаков, установленных с возможностью-перемещени  от подвижных в осевом направлении клиновых приз а также размещенный со стороны при стыковываемой обечайки рычажной механизм ст гивани  и выравнивани  торцов обечаек с захватами, радиально подвижными от клиновой призма упом нутого зажимного узла 2 . Контактна  поверхность зажимных башмаков в данном устройстве имеет цилиндрическую форму. Однако наличие двух р дов зажимных башмаков в узле, расположенном со стороны пристыковываемой обечайки, в сочетании с цил1 ндрической формой контактной поверхности башмаков первого от стыка р да приводит к тому, что при оптимальных дл исправлени  формы сечени  . усили х зажима пристыковываемой обечайки перекос ее оси относительно оси центратора в процессе ликвидации торцового зазора в стыке с помощью механизма ст гивани  торцов обечаек сопровождаетс  искажением формы сечени  наружного торца обечайки, так как перекосу оси обечайки в данном случае преп тству1ет наружный р д зажимных башмаков. Кроме того, этот процесс сопровождаетс  овализацией торца обечайки со стороны стыка, обуславливаемой цилиндрической формой контактной поверхности упом нутых зажимных башмаков. Вызываема  указанными причинами деформаци  пристыковываемой обечайки приводит к ухудшению качества совмещени  крсвиок собираeMtiK элементов и увеличению уровн  остаточных напр жений в готовых трубаз . Цель изобретени  - повышение качества сборки обечаек путем компенсации неточности обработки их торцов . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в внутреннем устройстве дл  сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, содержащем корпус, два зажимных узла с несколькими р дами разжимных башмаков, установленных с возможностью радиального перемещени , и механизм осевого ст гивани  обечаек, смонтированный на одном из концов корпуса, зажимной узел, расположенный со стороны механизма осевого ст гивани  обечаек, содержит только один р д разжимных башмаков, рабочие торцы которых выполнены выпуклыми с поверхностью дво кой кривизны. Кроме того, отношение радиуса кривизны поверхности рабочего торца в осевой плоскости к радиусу кривизны этого торца в диаметральной плоскости не более 1. На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. IV на фиг. 4 узел I на Фиг. 1, разжимной башмак зажимного узла, расположенного со

с,тороны механизма осевого ст гивани  обечаек; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4.

Внутреннее устройство дл  сборки под сварку кольцевых поворотных стыков обечаек содержит корпус 1, в 5 котором размещены два зажимных узла 2 и 3. Зажимной узел 2 расположен на стороне сваренной части 4 трубы, а узел 3 - на стороне пристыковываемой обечайки 5. Зажимной 10 узел 2 содержит в данном случае два р да разжимных радиально подвижных башмаков 6 и 7, а узел 3 - один р д башмаков 8. Башмаки 6-8 установлены с возможностью радиального перемеще- 15 ни  в соответствующих радиальных расточках корпуса 1.

Возможно выполнение одного р да зажимных башмаков при достаточной их длине, исключающей разрыв контак- 20 та и овализацию трубы. Выбор того или иного варианта определ етс  конкретными услови ми: длиной обечаек, диаметром, длиной и массой получаемых труб.и конструктивным решением 25 транспортных и поддерживающих устройств .

Приводом радиального перемещени  башмаков 6 и 7 служит клиновый механизм 9, а башмаков 8 клиновой меха- „ низм 10.

.Механизм 9 содержит две клиновые призмы 11 и 12, причем призма 12 установлена с возможностью осевого перемещени  относительно призмы 11 за счет пружины 13. Призма 11 жестко св зана с подвижным корпусом 14 гидроцилиндра, шток 15 которого закреплен неподвижно с помощью гайки 16 относительно корпуса 1. I40

Механизм 10 содержит клиновую призму 17, жестко св занную с подвижным корпусом 18 гидроцилиндра, шток 19 которого также жестко закреплен на корпусе 1 посредством гай- 45 ки 20. Разжимные башмаки 6-8 прижаты к клиновым поверхност м соответствующих призм и удерживаютс  от выпадени  с помощью пластинчатых пружин 21 (фиг. 2), закрепленных на JQ корпусе 1.

Выполнение в предлагаемом устройстве призм 12 подвижными относительно призм 11 позвол ет при одинаковом угле из конусности обеспечить 55 им различное осевое смещение и при заданном усилии центрировани  на .разжимах 7 снизить усилие на разжимах 6 за счет настройки пружины 13, что позвол ет снизить опасность тре- 60 щинообразовани  или разрушени  уже нанесенного сварного шва, в данном случае шва d , так как сборка обечаек в трубу обычно осуществл етс  технологическими швами малого (по срав- 5

нению с толщиной стенки обечайки сечени .

На корпусе 1 центратора установлны тороидальные опорные ролики 22 и 23, опорные диски 24 и 25 и напрал ющие ролики 26 и 27. При отсутствии обечаек устройство удерживаетс  в необходимом положении с помощью опорных дисков 24 и 25 и подъемноповоротных роликов 28 и 29. В процессе заведени  обечаек дл  их сборки в трубу или выведени  готовой трубы устройство может удерживатьс  опорными роликами 22 и 23 в контакте с соответствующими подъемно-поворотными роликами, или же опиратьс  на внутреннюю поверхность обечаек или трубы.

Удержание центратора от осевого смещени  обеспечиваетс  за счет штаги 30 .

Устройство содержит также механизм 31 осевого ст гивани  обечаек, который состоит из четырех гидроцилиндров 32, корпусы которых шарнирно закреплены на корпусе 1, а штоки шарнирно соединены с Г-образными захватами 33, пропущенными через отверсти  в радиально подвижных штоках 34. Радиальное разведение Г-образных захватов 33 и выведение их за габариты обечайки 5 осуществл етс  упом нутыми штоками 34, установленными во взаимодействии с клиновой призмой 35, выполненной на корпусе гидроцилиндра 10.

Число разжимных башмаков 6-8 в каждом р ду должно быть не менее 8-12 штук с охватом не менее 4/5 периметра обечайки (во избежание огранки обечайки при ее деформации и по влени  остаточных напр жений в стенке трубы), при этом внутренний продольный стык (нахлест)Ь , фиг. 2, должен размещатьс  при стыковке обечаек между зажимными башмаками .

I

Длина радиально подвижных штоков 34 выбираетс  таким образом, чтобы между поверхностью обечайки 5 и штоками 34 существовал некоторый радиальный зазор, достаточный дл  беспреп тственного перекоса оси обе чайки 5 в процессе прижати  ее по торцу к сваренной части трубы-4 механизмом 31.

Разжимные башмаки 8 в общем случае имеют контактную поверхность дво кой кривизны (1 на фиг. 4 и 5), симметрично расположеин:. i относително средней плоскости 3 - 3 и имеющу рощиус кривизны (в средней плоскости В - 8 в конечной стадии зажима обечайки), равный R - радиусу ънугренней поверхности обечайки, а в освой плоскости сечени  - RZ Радиус кривизны Я2 может быть произвольным однако достаточно боль шим с тем, чтобы обеспечить контакт ную прочность разжимных башмаков 8 и исключить образование наклепа и повреждений поверхности обечайки пр ее зажиме с заданным технологически усилием. Контактна  поверхность разжимных башмаков 8, т.е. поверхность возмож ного контакта разжимных башмаков с внутренней поверхностью обечайки ограничиваетс  углом 2 (рис. 4) причем с учетом возможности произво ной пространственной ориентации ко ны торцов обечаек в стыке должно быть соблюдено условие где ОС - наибольший угол косины тор да обечайки. Соответственно осева  длина Eg контактной поверхности дол на быть не менее 6(5 .2R2 eifl() . Поверхность разжимных башмаков вне угла 2 р не  вл етс  контактной и ее профиль выбираетс  из конструктивных соображений (с тем условием , чтобы она не преп тствовала перекосу обечайки).. Предпочтительным профилем контактной поверхности зажимных башма ков 8, хот  и более сложным по.технологии изготовлени ,  вл етс  такой профиль, дл  которого радиус кривизны в осевом сечении R2 равен радиусу Кд . В этом случае контактна  поверх ность каждого зажимного башмака превращаетс  в участок сферической пов1 ерхности радиуса R . Радиальный ход разжимных башмаков 8 при этом выбираетс  таким образом , чтобы при зажиме обечайки центры радиусов кривизны контактных поверхностей располагались на оси . центратора, таким образом, после зажима обечайки контактные поверхности всех зажимных башмаков В располагаютс  на общей сфере с радиусо R, , равным внутреннему радиусу обе чалки. Перекос такой сферы относительно оси обечайки (в пределах расчетных значений) не сопровождаетс  какимилибо дополнительными радиальными деформаци ми обечайки и требует минимально возможных усилий, а ее диаметральное сечение сохран ет строго круглую форму. Устройство работает следую1дим образом. В исходном положении перед началом операции зажима разжимные башма ки 6-8 и радиально подвижные штоки 34 сведены к центру, при этом клиновые призмы 11, 12, 17 и 35 наход тс  в крайнем левом положении (фиг. 1), а захваты 33 - в крайнем правом положении. Далее осуществл етс  зажим трубы 4 при подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра зажимного узла и движении корпуса 14 гидроцилиндра вместе с призмами 12 и 11 вправо (фиг. 1). При контакте разжимных .башмаков 6 с поверхностью трубы 4 происходит некоторое поджатие пружины 13. Когда давление в поршневой полости гидроцилиндра достигает своего максимального значени , усилие на разжимных башмаках 7 определ етс  давлением в гидроцилиндре, а усилие на разжимных башмаках 6 - настройкой пружины 13. Таким образом, производитс  ис-. правление формы сечени  трубы 4, ее зажим и центрирование относительно оси устройства. Предварительный зажим пристыковываемой обечайки 5 разжимными башмаками 8 производитс  аналогичным образом при подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидр здилиндра зажимного узла 3. При этом обечайка 5 получает грубое исправление формы сечени , а Г-образные захваты 33 с помощью штоков 34 вывод тс  за габарит обечайки 5. Далее одновременно включаютс  гидроцилиндры 31, при этом происходит сначала поступательное перемещение обечайки 5 относительно башмаков 8 до контакта ее торца с торцом трубы 4, а затем поворот обечайки 5 относительно точки ее первоначального контакта с трубой 4 и выпуклой поверхности башмаков 8 вплоть до полного прижати  обечайки 5 по торцу к трубе 4. После этого происходит окончательный зажим обечайки 5. . После окончательной стыковки кромок нанос т технологический сварной шов. Далее цикл повтор етс . Благодар  отсутствию наружного р да зажимных башмаков со стороны пристыковываемой, обечайки 5 перекос оси обечайки 5 в процессе ее стыковки в предлагаемом устройстве не сопровождаетс  искажением (деформацией ) ее наружного торца. Наличие тороидальной (в данном случае - сферической) контактной поверхности у имеющегос  р да разжимных башмаков 8 позвол ет производить упом нутый перекос оси обечайки 5 практически без дополнительных радиальных деформаций (овализации) её торца со стороны стыка и требует минимальных усилий дл  перекоса

о.бечайки, достаточных лишь дл  преодолени  сил трени  на линии контакта обечайки 5 с зажимными башмаками 8 (фиг. 1).

Предложенное внутреннее устройство дл  сборки под сварку кольцевых стыков обечаек позвол ет производить стыковку торцов обечаек при сборке в трубу без дополнительной овализации и искажени  формы сечени , за счет чего улучшаетс  совмещение кромок стыкуемых торцов и обес ,печиваетс  практически беззорное

прижатие их торцов, что исключает возможность прожогов технологического сварного шва и св занные с зтим дефекты готовой трубы. Соответственно снижаетс  уровень остаточных напр жений и деформаций в трубе. Устройство позвол ет также производить стыковку кромок с минимальными услови ми .

Годовой эконсмический эффект от использовани  предлагаемого изобретени  составл ет 208,9 тыс. руб. в год.

21

fu-i.3

V lo Kzsin

S

w

Claims (2)

1. ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПОД СВАРКУ КОЛЬЦЕВЫХ стьЛ КОВ ОБЕЧАЕК, содержащее корпус, два зажимных узла с несколькими рядами разжимных башмаков, установленных с возможностью радиального перемещения, и механизм осевого стягивания обеча-Ί ек, смонтированный на одном из концов корпуса, отличающеес я тем, что, с целью повышения качества сборки обечаек за счет компенсации неточности обработки их торцов, зажимной узел, расположенный со стороны механизма осевого стяги вания, содержит только один ряд разжимных башмаков, рабочие торцы которых выполнены выпуклыми с поверхностью двоякой кривизны*

2. Устройство по п. ^отли чающееся тем, что отношение радиуса кривизны поверхности рабочего торца в осевой плоскости к радиусу кривизны этого торца в диаметральной плоскости не более 1.