Исследование способа повышения точности горячекатаных труб при раздаче

Abstract

В настоящее время основными характеристиками стальных труб являются их механические свойства, чистота поверхности и точность размеров. Точность является одной из характеристик, определяющих срок службы в таких отраслях как машиностроение, нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность, атомная энергетика и др. В отечественных и зарубежных стандартах на горячекатаные трубы не применяются безразмерные показатели точности, учитывающие статистическое распределение размеров. Это обстоятельство осложняет анализ точности размеров продукции, а также оценку возможности ее повышения. По этой причине авторами предложен показатель точности, учитывающий статистическое распределение размеров труб до и после деформации, благодаря чему может быть оценено влияние тех или иных технологических факторов, а также произведен расчет показателя точности для насосно-компрессорных труб. Эффективным способом повысить точность внутреннего диаметра и качество внутренней поверхности горячекатаных труб является операция калибрования способом раздачи трубы на оправке. С целью оценки эффективности калибрования было выполнено компьютерное моделирование в пакете конечно- элементного моделирования Deform-3D. В качестве объекта моделирования были выбраны насоснокомпрессорные трубы с различным диаметром внутреннего канала в пределах ГОСТ. Компьютерное моделирование показало особенности формоизменения труб при раздаче на оправке. В результате про- ведения эксперимента был получен график изменения показателя точности до и после раздачи и были сформулированы на их основе рекомендации. С помощью конечно-элементного моделирования показа- но, что в оптимальных условиях технологического процесса точность внутреннего канала трубы можно повысить более чем в три раза. At present, the main characteristics of steel pipes are their mechanical properties, surface finish and dimensional accuracy. Accuracy is one of characteristics that defines the service life in such industries as machine building, oil and petrochemical industry, nuclear power engineering, etc. In domestic and foreign standards for hot-rolled pipes there are no dimensionless accuracy factors taking into account the statistical distribution of sizes. This aspect complicates the analysis of dimensional accuracy of products, as well as the assessment of its increase feasibility. For this reason, the accuracy factor that takes into account the statistical distribution of pipe sizes before and after deformation is offered by authors. Thus, the influence of different technological factors may be assessed and calculation of the accuracy factor for pump and compression pipes can be carried out. The effective way to increase the accuracy of the internal diameter and surface finish of hot-rolled pipes is the calibration operation by means of pipe expansion on the mandrel. With the aim to assess calibration efficiency, computer simulation in the finite element modelling package Deform-3D was carried out. Pump and compressor pipes with different internal channel diameters within the state GOST standard were chosen as a simulation object. Computer simulation showed features of forming pipes under expansion on the mandrel. As a result of the experiment the graph of accuracy changes before and after expansion was obtained and recommendations were formulated on their basis. Finite element simulation showed that under optimum conditions of the accuracy of the pipe internal channel can be increased more than three times.