Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек

Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ ПОД СВАРКУ КОЛЬЦЕВЫХ CTbfКОВ ОБЕЧАЕК, содержащее корпус, два зажимных узла с несколькими рядами разжимных башмаков, установленных о возможностью радиального перемещения. и механизм осевого стягивания обеча-1 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 стягивания , содержит только один ряд разжимных баиочаков, рабочие торЦы которых выполнены выпуклыми с поверхностью двоякой кривизны 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ее я 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

СОЮЗ GOBETCHHX

О« РВМ

РЕСПУБЛИН (lSl (И) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф .дф", 1 б

8 -;; ., "е .. э в.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 3494797/25-27

{22) 22.07.82 (46) 15.03.84. Бюл. 9 10 (72) A. A. Шевченко, В. Н. Баранов, А.С. Никитин, A.Â. Ямпольский и Б.И. Ефремов (53) 621.791.039(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 431982, кл. В 23 К 37/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 919837, кл. В 23 К 37/04, 1979 (прототий). (54)(57) 1 ° ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СБОРКИ ПОЦ СВАРКУ КОЛЬЦЕН И СХЦ=

КОВ ОБЕЧАЕК, содержащее корпус, два зажимных узла с несколькими рядами разжимных башмаков, установленных с возможностью радиального перемещения, 3Q8 Â 23 К 37 04 В 23 К 31 06 и механизм осевого стягивания обеча- ек, смонтированный на одном из концов корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сборки обечаек за счет компенсации неточности обработки их торцов, зажимной узел, расположенный со стороны механизма осевого стягивания, содержит только один ряд .разжимных башМаков, рабочие торцы которых выполнены выпуклыми с поверхностью двоякой кривизны

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношение радиуса кривизны поверхности рабочего торца в осевой плоскости к радиусу кривизны этого торца в диамет- (а ральной плоскости не более 1.

1079393

Недостатком данного устройства является невозможность компенсации зазоров, возникающих в стыке из-за наличия косины торцов собираемых обечаек.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, содержащее два размещенных в общем корпусе эажимных узла, каждый из которых содержит по два ряда эажимных башмаков, установленных с воэможностью-перемещения от подвижных в осевом направлении клиновых призм, а также размещенный со стороны пристыковываемой обечайки рычажной механизм стягивания и выравнивания

Изобретение относится к производству труб с помощью сварки и касается усовершенствования оборудования, применяемого для установки, крепления и удержания изделий в положении сварки. 5

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при производстве длинномерных многослойных труб. Трубы, получаемые из многослойных обечаек, являются ответственного 0 назначения и предназначены для работы под повышенным давлением рабочей среды при сверхнизких температурах

Заполярья. Поэтому к качеству сварных швов труб предъявляются повышен- 15 ные требования. 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 такие обечайки поступают на сборку с повышенной по сравнению с монослойными косиной торцов.

Получение повышенной косины торцов в результате операции их подрезки перед сборкой объясняется уменьшенной жесткостью многослойных обечаек по сравнению с монослойными.

При такой жесткости обечаек современные специализированные серийновыпускаемые подрезные станки не могут обеспечить необходимую величину перпендикулярности их торцов к продольной оси. Поэтому процесс сварки труб из многослойных обечаек имеет свои специфические особенности и может быть качественно выполнен лишь при применении специального оборудования для их сборки. 40

Известно устройство, применяемоЕ для сборки обечаек под сварку, содержащее два размещенных в общем корпусе эажимных узла, каждый из которых имеет по два ряда зажим- 45 ных башмаков tij . торцов обечаек с захватами, радиально подвижными от клиновой призмы упомянутого эажимного узла (2) .

Контактная поверхность эажимных башмаков в данном устройстве имеет цилиндрическую форму.

Однако наличие двух рядов зажимных башмаков в узле, расположенном со стороны пристыковываемой обечайки, в сочетании с цилиндрической формой контактной поверхности башмаков первого от стыка ряда приводит к тому, что при оптимальных для исправления формы сечения . усилиях зажима пристыковываемой обечайки перекос ее оси относительно оси центратора в процессе ликвидации торцового зазора в стыке с помощью механизма стягивания торцов обечаек сопровождается искажением формы сечения наружного торца обечайки, так как перекосу оси обечайки в данном случае препятствует наружный ряд эажимных башмаков.

Кроме того, этот процесс сопровождается овалиэацией торца обечайки со стороны стйка, обуславливаемой цилиндрической формой контактной поверхности упомянутых зажимных башмаков. Вызываемая указанными причинами деформация пристыковываемой обечайки приводит к ухудшению качества совмещения кромок собира .емых элементов и увеличению уровня остаточных напряжений в готовых трубах.

Цель изобретения - повышение качества сборки обечаек путем компенсации неточности обработки их торцов.

Поставленная цель достигается тем, что в внутреннем устройстве для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек, содержащем корпус, два зажимных узла с несколькими рядами разжимных башмаков, установленных с возможностью радиального перемещения, и механизм осевого стягивания обечаек, смонтированный на одном иэ концов корпуса, зажимной узел, расположенный со стороны механизма осевого стягивания обечаек, содержит только один ряд разжимных башмаков, рабочие торцы которых выполнены выпуклыми с поверхностью двоякой 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-A на фиг. 1; на фиг. 3 - раз» реэ Б-В на фиг. 1, на фиг. 4 узел I на фиг. 1, раэжимной башмак зажимного узла, расположенного со

1079393 стороны механизма осевого стягивания обечаек, на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4.

Внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых поворотных стыков обечаек содержит корпус 1, в котором размещены два эажимных узла 2 и 3 ° Зажимной узел 2 расположен на стороне сваренной части 4 трубы, а узел 3 — на стороне пристыковываемой обечайки 5. Зажимной узел 2 содержит в данном случае два. ряда раэжимных радиально подвижных башмаков б и 7, а узел 3 - один ряд ,башмаков 8. Башмаки 6-8 установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих радиальных расточках корпуса 1.

Возможно выполнение одного ряда эажимных башмаков при достаточной их длине, исключающей разрыв контакта и овалиэацию трубы. Выбор того. или иного варианта определяется конкретными условиями: длиной обечаек, диаметром, длиной и массой получаемых труб.и конструктивным решением транспортных и поддерживающих устройств.

Приводом радиального перемещения башмаков б и 7 служит клиновый механизм .9, а башмаков 8 клиновой механизм 10. ..Механизм 9 содержит две клиновые призмы 11 и 12, причем призма 12 установлена с возможностью осевого перемещения относительно призмы 11 за счет пружины 13. Призма 11 же=тко связана с подвижным корпусом 14 гидроцилиндра, шток 15 которого закреплен неподвижно с помощью гайки

16 относительно корпуса 1.

Механизм 10 содержит клиновую призму 17, жестко связанную с подвижным корпусом 18 гидроцилиндра, шток 19 которого также жестко закреплен на корпусе 1 посредством гайки 20 . Раэжимные башмаки 6-8 прижаты к клиновым поверхностям соответ ствующих призм и удерживаются от выпадения с помощью пластинчатых пружин 21 (фиг. 2), закрепленных на корпусе 1.

Выполнение в предлагаемом устрой стве призм 12 подвижными относительно призм 11 позволяет при одинаковом угле иэ конусности обеспечить им различное осевое смещение и при заданном усилии центрирования на разжимах 7 снизить усилие на разжимах б за счет настройки пружины 13, что позволяет снизить опасность трещинообраэования или разрушения уже нанесенного сварного шва, в данном случае шва d так как сборка обечаек в трубу обычно осуществляется тех. нологическими швами малого (по срав60

Разжимные башмаки 8 в общем случае имеют контактную поверхность двоякой кривизны (1 на фиг. 4 и 5), симметрично рас;.сложенн:. .. относительно средней плоскости 3 — 3 и имеющую радиус кривизны (в средней плоскости 6 — 8 в конечной стадии зажима обечаикй), равный Р— радиусу Внутренней поверхности обечайки, а в осевой плоскости сечения нению с толщиной стенки обечайки) сечения.

На корпусе 1 центратора установлены тороидальные опорные ролики 22 и 23, опорные диски 24 и 25 и направляющие ролики 26 и 27. При отсутствии обечаек устройство удерживается в необходимом положении с помощью опорных дисков 24 и 25 и подъемноповоротных роликов 28 и. 29. В процессе заведения обечаек для их сборки в трубу или выведения готовой трубы устройство может удерживаться опорными роликами 22 и 23 в контакте с соответствующими подъемно-пово15 ротными роликами, или же опираться на внутреннЮю поверхность обечаек .или трубы.

Удержание центратора от осевого смещения обеспечивается за счет штан29 ги 30.

Устройство содержит также механизм 31 осевого стягивания обечаек, который состоит иэ четырех гидроцилиндров 32, корпусы которых шарнир25 но закреплены на корпусе 1, а штоки шарнирно соединены с Г-образными захватами 33, пропущенными через отверстия в радиально подвижных штоках 34. Радиальиое разведение Г-обЗО. разных захватов 33 и выведение их за габариты обечайки 5 осуществляется упомянутыми штоками 34, установленными во взаимодействии с клиновой призмой 35, выполненной на корпусе гидроцилиндра 10.

Число разжимных башмаков 6-8 в каждом ряду должно быть не менее

8-12 штук с охватом не менее 4/5 периметра обечайки {во избежание огранки обечайки при ее деформации

4О и появления остаточных напряжений в стенке трубы), при этом внутренний продольный стык (нахлест) б, фиг. 2, должен размещаться при стыковке обечаек между зажимными баш45 маками. !

Длина радиально подвижных штоков

34 выбирается таким образом, чтобы между поверхностью обечайки 5 и штоками 34 существовал некоторый радиальный зазор, достаточный для беспрепятственного перекоса оси обечайки 5 в процессе прижатия ее по торцу к сваренной части трубы.4 меха низмом 31.

1079393

Радиус кривизны Я может быть произвольным однако достаточно большим с тем, чтобы обеспечить контактную прочность раэжимных башмаков 8 и исключить образование наклепа и повреждений поверхности обечайки при 5 ее зажиме с заданным технологическим усилием.

Контактная поверхность разжимных башмаков 8, т.е. поверхность возможного контакта разжимных башмаков с 1О внутренней поверхностью обечайки ограничивается углом 2 ) (рис. 4). причем с учетом воэможности произвольной пространственной ориентации косины торцов. обечаек в стыке должно 15 быть соблюдено условие где К вЂ” наибольший угол косины торца обечайки. Соответственно осевая длина 10 контактной поверхности должна быть не менее о 3 .28 s»»»(24,}

Поверхность разжимных башмаков 8 вне угла 2 8 не является контактной и ее профиль выбирается иэ конструктивных соображений.(с тем условием, чтобы она не препятствовала перекосу обечайки},.

Предпочтительным профилем контактной поверхности зажимных башмаков 8, хотя и более сложным по.технологии изготовления, является такой профиль, для которого радиус кривизны в осевом сечении R2 равен радиусу Й»

В этом случае контактная поверхность каждого эажимного башмака

1 40 превращается в участок сферической поверхности радиуса » .

Радиальный ход раэжимных башмаков 8 при этом выбирается таким образом, чтобы нри зажиме обечайки центры радиусов кривизны контактных поверхностей располагались на оси . центратора, таким образом, после зажима обечайки контактные поверхности всех зажимных башмаков 8 располагаются на общей сфере с радиусом равным внутреннему радиусу обечалки.

Перекос такой сферы относительно оси обечайки (в пределах расчетных значений) не сопровождается какимилибо дополнительными радиальными деформациями обечайки и требует минимально BQBMQKHnlx усилий, а ее диаметральное сечение сохраняет 60 строго круглую форму.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении перед началом операции зажима разжимные башма- 65 ки б-8 и радиально подвижные штоки

34 сведены к центру, при этом клиновые призмы 11, 12, 17 и 35 находятся в крайнем левом положении (фиг. 1), а захваты 33 - в крайнем правом положении.

Далее осуществляется зажим трубы

4 при подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра зажимного узла 9 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 значения, усилие на раэжимных башмаках 7 определяется давлением в гидроцилиндре, а усилие на разжимных башмаках б - насТройкой пружины 13.

Таким образом, производится исправление формы сечения трубы 4, ее зажим и центрирование относительно . оси устройства.

Предварительный зажим пристыковываемой обечайки 5 раэжимными: башмаками 8 производится аналогичным образом при подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра зажимного узла 3. При этом обечайка 5 получает грубое исправление формы сечения, а Г-образные захваты

33 с помощью штоков 34 выводятся за габарит обечайки 5. Далее одноЭ временно включаются 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 прижатия обечайки 5 по торцу к трубе 4. !

После этого происходит окончательный зажим обечайки 5.. . После окончательной стыковки кромок наносят технологический сварной шов. Далее цикл повторяется.

Благодаря отсутствию наружного ряда эажимных башмаков со стороны пристыковываемой обечайки 5 перекос оси обечайки 5 в процессе ее стыковки в предлагаемом устройстве не сопровождается искажением (деформацией) ее наружного торца.

Наличие тороидальной (в данном случае — сферической) контактной поверхности у имеющегося ряда раэжимных башмаков 8 позволяет производить упомянутый перекос оси обечайки 5 практически беэ дополнительных радиальных деформаций (овализации) ее торца со стороны стыка и требует минимальных усилий для перекоса

1079393 обечайки, достаточных лишь для преодоления сил трения на линии контакта обечайки 5 с эажимными башмаками 8 (фиг. 1).

Предложенное внутреннее устройство для сборки под сварку кольцевых стыков обечаек позволяет производить стыковку торцов обечаек при сборке в трубу без дополнительной овализации и искажения Формы сечения, за счет чего улучшается совмещение кромок стыкуемых торцов и обеспечивается практически беэзорное прижатие их торцов, что исключает воэможность прожогов технологического сварного шва и связанные с этим дефекты .готовой трубы. Соответственно снижается уровень остаточных напряжений и деформаций в трубе. Устройство позволяет также производить стыковку кромок с минимальными условиями.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого иэобрете» ния составляет 208,9 тыс. руб. в год.

1079393

1079393

1079393

Составитель М. Буянов редактор ц. Боловик Техред A.Áàáèíåé . Корректор Ю. Макаренко

Заказ 1219/11 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4