Информация о геометрической форме труб, полученная в результате трассировки трубопроводов, является исходной для выполнения технологических операций их изготовления.
Технологический процесс изготовления труб-деталей и узлов трубопроводов в цехе складывается из ряда операций:
– отжиг труб;
– резка заготовок;
– гибка труб-деталей;
– механическая обработка;
– сборка деталей в узлы на электроприхватках;
– сварка узлов трубопроводов;
– механическая обработка после сварки;
– маркировка и комплектация;
– контроль сварных швов и испытания на плотность;
– химическая очистка, нанесение антикоррозионных покрытий, грунтовка, изоляция;
– сборка узлов с арматурой.
В зависимости от конструкции и размеров деталей и узлов трубопроводов производят все или только часть перечисленных операций.
Отжиг труб представляет собой термическую обработку труб для восстановления пластических свойств материала и производится на судостроительном предприятии, если он не выполнялся на металлургическом заводе. Отжиг производится в печах путем нагрева до высокой температуры с последующей выдержкой при этой температуре.
Различают мерную резку труб и вырезку отверстий под установку различных ответвлений.
Механические способы резки применяют для труб из стали, меди, медных и алюминиевых сплавов. Для мерной резки труб применяют дисковые пилы, ленточные пилы и резку абразивными кругами малой толщины.
Вырезку отверстий чаще всего производят на сверлильных, фрезерных и специальных станках для вырезки отверстий. Отверстия диаметром до 40-50мм сверлятся, а отверстия больших диаметров – фрезеруются цилиндрическими фрезами.
|
|
Тепловую резку (кислородную или плазменную) применяют для стальных труб диаметром более 200 мм.
Вырезку отверстий в стальных трубах больших диаметров (250 мм и более) также выполняют тепловой резкой вручную либо на специальных станках, оборудованных устройством перемещения резака по шаблону или с использованием соответствующего программного обеспечения..
На рис.8.7.показана вырезка отверстия под ответвление на машине с программным управлением ТУБОСЕК. Труба предварительно укладывается на опорную тележку. В процессе резки труба вращается, а резак перемещается в соответствии с траекторией реза. Различные модели машин ТУБОСЕК позволяют производить мерную резку и вырезку отверстий для труб диаметром от 50 до 2000 мм массой до 10000 кг.
Рис. 8.7. Резка труб на машине ТУБОСЕК RM 460.
Гибка труб-деталей на судостроительных предприятиях осуществляется на специальных трубогибочных станках в холодном состоянии либо с местными нагревами токами высокой частоты. Для труб с нестандартным погибом гибку выполняют в горячем состоянии на специальных плитах с использованием различных силовых элементов.
Наиболее распространен в судостроении способ холодной гибки труб наматыванием, схема которого показана на рис. 8.8.
Рис. 8.8.Схема гибки методом наматывания.
а – исходное положение; б – положение в процессе гибки.
При этом способе трубу 1 для уменьшения трения смазывают изнутри и насаживают на калибрующую пробку, которая называется дорн 3. Дорн с помощью штанги 6 вставляют вглубь трубы до совмещения начала первого погиба с плоскостью А-А. К трубе прижимают ползун 5 с направляющими 4. Затем с помощью прижима 2 трубу закрепляют на гибочном диске 7. Гибочный диск приводят во вращение. Труба, наматываясь на диск, изгибается относительно оси диска (рис.8.8,б), а дорн скользит внутри трубы и все время находится в районе образования погиба. Это обеспечивает снижение сплющивания трубы при гибке и уменьшение образования складок.
|
|
После снятия нагрузки благодаря упругим свойствам материала кривизна трубы в районе погиба уменьшается, при этом радиус кривизны увеличивается. Следовательно, уменьшается и угол загиба трубы (см. рис.8.9).
Для получения нужного угла загиба 
трубу необходимо согнуть на угол 
, больший, чем 
. Такое приращение угла загиба
называют углом пружинения. На основании экспериментальных данных его можно принять от 
до 
.
Рис. 8.9. Схема пружинения трубы после снятия нагрузки.
– радиус кривизны и угол загиба трубы в нагруженном состоянии;
, – то же после снятия нагрузки; ∆θ – угол пружинения.
При холодной гибке несколько изменяется и форма сечения трубы в районе погиба. Толщина стенки, как показано на рис.8.10, на внешней части уменьшается, а на внутренней – увеличивается. Кроме того, на внутренней стенке могут образоваться складки. Поперечное сечение трубы может исказиться, получив форму овала или эллипса. Овальность и складки уменьшают живое сечение трубы и приводят к увеличению гидравлических сопротивлений. Относительная овальность определяется по формуле:
(8.1)
где a,b – больший и меньший диаметры овалов, мм
– начальный наружный диаметр трубы, мм.
|
|
Величина 
в местах погибов не должна быть более 8%. Наибольшая относительная высота складок 
не должна превышать 3%. На трубах, входящих в систему паропровода, и в переговорных трубах складки не допускаются.
Рис. 8.11. Схема деформации стенок трубы при холодной гибке на трубогибочных станках.
а – деформация утонения и утолщения стенок в поперечном сечении погиба;
б – образование гофров в сжатой зоне.
Предполагаемая минимальная толщина стенок в районе погиба может быть определена по формуле:
(8.2)
Где 
- начальная толщина стенки трубы;
- средний радиус сечения трубы;
– радиус погиба.
Относительное утонение стенки согнутой трубы:
(8.3)
Максимальные величины утонения стенки трубы в зависимости от отношения радиуса погиба к наружному диаметру трубы приведены в таблице.
| 2,5 | 1,5 | ||
| 
| 
| 
| 
|
В районе погиба за счет растяжения наружных волокон несколько увеличивается и длина трубы по нейтральной оси. Длину заготовки трубы 
в районе погиба находят по формуле:
(8.4)
где – угол загиба, град.;
– коэффициент, изменяющийся от 1,025 до 1,045 в зависимости от отношения 
и отражающий величину растяжения трубы в районе гибки.
Величина наибольшего изгибающего момента 
, необходимого для обеспечения гибки трубы, может быть определена по упрощенной формуле. Согласно теории гибки:
(8.5)
Для обеспечения процесса гибки труб, имеющих различные диаметры, все трубогибочные станки оснащаются сменной оснасткой: гибочными дисками, дорнами, ползунами. Трубогибочные станки могут иметь ручное и программное управление.
Программа гибки задает место начала гибки на трубе, угол загиба, расстояние до начала следующего загиба, угол между плоскостями изгиба. Кроме того программа учитывает пружинение трубы и удлинение ее по нейтральной оси в районе изгиба.
Процесс холодной гибки труб на трубогибочных станках характеризуется высокой производительностью, но имеет ряд недостатков:
– большое количество гибочной оснастки;
– значительные затраты времени на переналадку станков;
– деформации при холодной гибке.
Наряду с холодной гибкой в судостроении применяют гибку с местным нагревом токами высокой частоты.
Способ основан на индукционном нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) узкого участка трубы до 700-900ºС. В этом сечении под действием поперечной силы происходит изгиб с последующим охлаждением нагретого участка водой до температуры 500 ºС.
На рис.8.11 показана схема гибки с нагревом ТВЧ. Трубу заводят в кольцевой индуктор 3, за которым располагается охлаждающее устройство. Труба зажимается направляющими роликами 2 и механизмом продольной подачи 1. К концу трубы 5 подводится гибочный ролик 4. При одновременном продольном и поперечном перемещении трубы происходит ее изгиб в зоне нагрева.
. 
Рис. 8.11. Схема гибки труб с нагревом ТВЧ.
а – исходное положение трубы перед гибкой;
б – положение трубы в процессе гибки;
1 – механизм продольной подачи трубы; 2 – направляющие ролики;
3 – индуктор; 4 – гибочный ролик; 5 – труба.
Горячую гибку применяют в тех случаях, когда нет соответствующей оснастки трубогибочных станков или в случае отсутствия прямых участков между двумя погибами трубы, необходимых для ее закрепления на трубогибочном станке.
Для того чтобы избежать сплющивания трубы в процессе горячей гибки, трубу плотно заполняют кварцевым песком, затем ее нагревают в печах. Изгибают нагретую трубу на массивной гибочной плите с применением прижима и троса, поданного на кран или лебедку. Если труба имеет несколько погибов, ее приходится нагревать и изгибать в несколько приемов.
Горячую гибку применяют редко, так как она требует больших затрат ручного труда и связана с загрязнением трубообрабатывающего цеха.
Механическая обработка труб включает ряд операций:
– нарезание резьбы на концах труб для муфтовых соединений;
– проточка фланцев и колец;
– раздача, обжатие и отбортовка концов труб.
Нарезание резьбы на концах труб выполняют при помощи резьбонарезных станков.
Проточка присоединительных поверхностей фланцев и колец необходима в связи с их деформацией после сварки, поэтому она выполняется после сборки и сварки труб с фланцами. Фланцы и кольца протачивают на горизонтально-расточном или фланце-проточном станках.
В зависимости от конструкции соединения узлов трубопроводов концы изготавливаемых труб приходится обжимать (уменьшать диаметр), раздавать (увеличивать их диаметр) и отбортовывать (см. рис.8.12).
Рис. 8.12. Обработка концов труб на горизонтальном прессе.
а – отбортовка; б – раздача;
1 – зажимная планшайба; 2 – пуансон; 3 – обрабатываемая труба;
Эти операции производят на специальных гидравлических горизонтальных прессах, развивающих усилия до 50–100 тонн. Трубу в станке зажимают неподвижно, а на ее конец с большим усилием воздействует сменный пуансон, который может иметь различную форму. Чтобы не снизить прочность трубы и не допустить растрескивания, максимальную величину холодной раздачи концов труб для углеродистых и низколегированных сталей ограничивают до 1,2 наружного диаметра. Максимальная величина обжатия концов труб не должна превышать 0,5– 0,7 наружного диаметра.