СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРАВКИ ТРУБ НА РАСШИРИТЕЛЕ
PIPE STRAIGHTENING AT EXPANDER

Изобретение касается способа и устройства правки труб посредством расширительного инструмента, который входит в трубу, имеет возможность расширения в радиальном направлении и удерживается тягой с поперечиной, и правочных силовых средств, которые воздействуют на трубу снаружи в радиальном направлении.
При изготовлении труб из листового металла, которые формуются с получением круглой шлицевой трубы при использовании способа “U-O-E”, способа формовки прессованием, способа трехвалковой гибки или аналогичных способов, а затем свариваются, материал трубы при выполнении непрерывной продольно-шовной сварки подвергается очень высокой термической нагрузке. Изготовленная таким способом труба, которая в процессе формовки изогнулась и подвергается значительному короблению, в частности, вследствие процесса сварки, согласно всем правилам является неровной (имеет бананообразную форму), так что для получения нужной прямолинейности ее необходимо подвергнуть правке. Как обнаружилось при изготовлении больших труб, проблема прямолинейности является особенно очевидной у труб, которые имеют малый диаметр (менее 30 дюймов) и толстые стенки (более 15 мм).
Поэтому с помощью расширительных головок или же расширительного инструмента трубы подвергаются правке, как это известно из DE 2264207. Сам по себе расширительный инструмент состоит из пирамидального многогранника, на наружной боковой поверхности которого размещены отдельные сегменты. Вследствие перемещения многогранника относительно сегментов они начинают двигаться в радиальном направлении так, что при этом увеличивается диаметр расширительной головки, а сама труба расширяется. Таким способом производится поэтапное расширение и калибровка труб длиной до 18 м.
Разумеется, при расширении трубы на расширительном инструменте имеет место асимметрия (перекос), в результате чего и наступает определенный эффект правки, поскольку материал при расширении начинает течь, но этот эффект является незначительным и имеет ограниченную воспроизводимость. Поэтому на практике вместе с расширительным инструментом используются устройства, содержащие правочные седла или ролики, которые подводятся к трубе снаружи позади расширительной головки или же расширительного инструмента, при этом они нагружают трубу в радиальном направлении усилием и инициируют в ней возникновение изгибающего момента, с помощью которого дополнительно к воздействию расширительного инструмента должно устраняться отклонение от прямолинейности. Однако при этом неизбежно возникает также момент на поперечине и на тяге, посредством которых расширительный инструмент соединяется с устройством перемещения, которое служит для его введения в трубу. Это влечет за собой отрицательное воздействие на срок службы составных частей расширителя, при этом также возникает еще и явление, что тонкая, в частности, в случае небольших диаметров поперечина действует как мягкая пружина, что отрицательно отражается на результате правки.
Поэтому в основе изобретения лежит задача создать способ и устройство указанного типа, но без описанных выше недостатков, в частности, для правки труб, имеющих более толстые стенки, и более высокую прочность материала и при этом диапазон малых диаметров.
Эта задача в части способа решается в соответствии с изобретением за счет того, что расширитель или же расширительный инструмент расширяет трубу только для получения текучести материала, а вводимые снаружи усилия правки, в виде правочного треугольника, воздействуют на трубу. Поскольку согласно изобретению расширение и правка функционально разделены, то можно предотвратить асимметрию на расширительном инструменте и на его поперечине, а также возникающие на тяге моменты. Это не окажет отрицательного влияния на срок службы составных частей. Далее, усилие и траекторию правки можно контролируемо вводить, а именно, таким образом, что правка трубы будет осуществляться целенаправленно и воспроизводимо.
Устройство может быть выполнено таким образом, что процесс правки сможет выполняться как только в одной плоскости (поскольку труба, в большинстве случаев, в области выше сварочного шва является полой), так и объемно.
Если, предпочтительным образом, три правочных силовых средства соединены друг с другом, то усилия правки могут создаваться только одним нагружающим усилием средством, т.е. нагружение усилием осуществляется только на одном месте трубы, при этом соединение правочных силовых средств ведет к образованию правочного треугольника.
Один вариант изобретения предусматривает измерение прямолинейности трубы и корректировку процесса правки в зависимости от результатов измерения. Это может производиться вручную или, по меньшей мере, частично автоматизировано.
Лежащая в основе изобретения задача решается с помощью устройства согласно изобретению за счет того, что с расширительным инструментом согласовано три аксиально дистанцированных друг от друга правочных силовых средства, из которых среднее правочное силовое средство предусмотрено в области расширительного инструмента.
Правочные силовые средства в соответствии с изобретением могут быть выполнены в виде прилегающих к трубе седел или роликов, при этом среднее правочное силовое средство, к тому же, удерживает трубу с находящимся внутри расширительным инструментом в нужном положении.
Один вариант изобретения предусматривает, чтобы ролики или седла располагались в рамах парами друг против друга, причем для приложения усилия правки предпочтительно ролики или седла только обоих наружных рам выполнены с возможностью регулировки относительно трубы.
Если рамы, предпочтительным образом, соединены друг с другом, то усилия замыкаются (закорачиваются), не направляются в фундамент или в раму расширителя.
Другой вариант изобретения предусматривает, что в общей несущей раме размещается среднее седло или средний ролик, а на расстоянии от них в вертикальном направлении на наружных концах несущей рамы соответственно по седлу или, соответственно, ролику, причем седла или ролики предпочтительно шарнирно смонтированы в несущей раме. Таким образом, труба, противоположно нагруженная в одной плоскости в трех местах с помощью трех правочных силовых средств, находится под воздействием образующегося правочного треугольника усилий правки вследствие общей несущей рамы.
Причем этого предпочтительно можно достичь уже тогда, когда только одно из трех седел или, соответственно, один из роликов выполняется с одним нагружающим усилием средством, например, с гидравлическим цилиндром, предпочтительно одно из наружных седел или один из наружных роликов.
Другие подробности и признаки вытекают из пунктов формулы изобретения и приводимого ниже описания примеров выполнения изобретения, представленных на чертежах. На них изображено:
фиг.1 - в схематичном продольном виде входящий в трубу расширительный инструмент с усилиями правки, воздействующими на трубу снаружи в виде правочного треугольника;
фиг.2 - в схематичном продольном виде, как и ранее, три аксиально дистанцированных рамы с размещенными в них правочными силовыми средствами; и
фиг.3 - схематичный продольный вид, как и ранее на фиг.1, с тремя правочными силовыми средствами, размещенными в общей несущей раме.
Как представлено на фиг.1-3, для выполнения правки искривленной, не прямой, имеющей толстые стенки, трубы 1 внутри трубы 1 находится расширительный инструмент 2, который вошел в нее с помощью неизображенного устройства перемещения.
Расширительный инструмент 2 удерживается тягой 3, которая коаксиально охватывается поперечиной 4. Расширительный инструмент 2 может изменять свой диаметр с помощью клинообразных поверхностей, которые имеют возможность перемещения относительно друг друга, и служит в данном случае только для расширения трубы 1, чтобы довести материал до состояния текучести, в результате чего усилие гибки трубы становится существенно меньше, чем в случае нетекучего материала.
Отдельно от этого и без оказания воздействия на расширительный инструмент 2, включая его тягу 3 и поперечину 4, труба 1 для получения прямолинейности нагружается обозначенными стрелками усилиями F1, F2 и F3 правки, которые вводятся снаружи в форме правочного треугольника. Усилия F1-F3 правки могут вводиться в трубу 1 правочными силовыми средствами, выполненными в форме роликов 5 и, соответственно, 5а, 5b или в форме седел 6 или, соответственно, 6а, 6b.
В варианте выполнения согласно фиг.2 в трех аксиально дистанцированных друг от друга рамах 7 и, соответственно, 7а, 7b установлены размещенные парами друг против друга ролики 5 и, соответственно, 5а, 5b. Средняя рама 7 размещена в зоне расширительного инструмента 2 и удерживает его вместе с трубой 1 в соответствующем положении. А ролики 5а, 5b обоих внешних рам 7а, 7b могут регулироваться (переставляться) относительно трубы 1 с помощью нагружающих усилием средств 8, как это обозначено двойными стрелками. Правая наружная рама 7а позиционирована позади расширительного инструмента 2, а передняя наружная рама 7b позиционирована перед расширительным инструментом 2. Если рамы 7, 7а, 7b соединены друг с другом (на фиг.2 не показано), то введенные усилия F1-F3 правки смыкаются (коротко замыкаются) и не передаются в фундамент 9.
Вариант согласно фиг.3 имеет предназначенную для правочных силовых средств или, соответственно, седел 6, 6а, 6b общую, в данном случае треугольную, несущую раму 10, в которой шарнирно смонтированы седла 6, 6а, 6b. Усилие правки для образования правочного треугольника, состоящего из усилий F1, F2 и F3 правки (сравни фиг. 1), создается только на одном месте, а именно, с помощью нагружающего усилием средства 11, согласованного с правым наружным правочным седлом 6а.
В каждом случае правочный треугольник усилий F1-F3 правки производит исключительно работу по выполнению операции правки, направленную на создание прямолинейности трубы 1, в то время как расширительный инструмент 2 производит исключительно расширение трубы 1, но сам не выполняет никакой работы по правке.
Перечень ссылочных позиций
1 труба
2 расширительный инструмент/расширитель
3 тяга
4 поперечина
5; 5a, 5b ролик / правочное силовое средство
6; 6a, 6b седло; правочное силовое средство
7; 7a, 7b каркас
8 нагружающее усилием средство (двойная стрелка)
9 фундамент
10 несущая рама
11 нагружающее усилием средство