ПУАНСОН ДЛЯ РАЗДАЧИ КОНЦА ТРУБЫ НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА
PUNCH FOR DISPENSING END OF PIPE OF OIL SORTAMENT

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при раздаче концов труб нефтяного сортамента перед нарезкой резьбы.
Трубы под нарезку резьбы в соответствие с требованиями стандартов по обеспечению минимальной длины резьбы витками с полным профилем без черновин должны прокатываться в пределах плюсового поля допусков по наружному диаметру, что приводит к увеличению металлоемкости труб и расхода металла на производство. Поэтому трубы прокатывают в пределах минусового поля допусков, а концы труб калибруют путем раздачи для получения наружного диаметра в пределах плюсового поля допусков.
к
Известен калибрующий конус (пуансон) прессов-расширителей, предназначенный для раздачи концов труб при экспандировании, профиль которого состоит из четырех участков - входного, произвольной формы, конического, на котором происходит раздача, переходного, выполненного радиусом, и цилиндрического, фиксирующего заданный диаметр конуса (пуансона) (Ю.И. Райчук, З.О. Княженский и др. «Расчет профиля калибрующих конусов прессов - расширителей», Сталь №12. Издательство «Металлургия», 1971, с. 1111). Недостатком известного калибрующего конуса (пуансона) является использование его для раздачи концов электросварных труб большого диаметра 530-1220 мм и определение угла конуса α исходя только из соотношения геометрических параметров трубы с учетом ряда эмпирических коэффициентов без учета сил сопротивления на контактной поверхности трубы с пуансоном при перемещении во время раздачи, что приводит к снижению стойкости пуансона и к ухудшению качества внутренней поверхности трубы из-за появления задиров и царапин, глубина которых выводит стенку за пределы минимальной толщины, обеспечивающей нарезку резьбы.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании пуансона, обладающего повышенной стойкостью при раздаче труб нефтяного сортамента: насосно-компрессорных и обсадных, способствующего улучшению качества внутренней поверхности трубы из-за снижения вероятности появления на ней задиров и царапин, глубина которых выводит стенку за пределы минимальной толщины, обеспечивающей нарезку резьбы.
к
к
Решение технической задачи достигается тем, что в пуансоне для раздачи конца трубы нефтяного сортамента, профиль которого состоит из участков - входного, конического, переходного и цилиндрического, конический участок выполнен с углом конуса, определяемого из выражения α = arctg f, где α - угол конуса, f - коэффициент трения металла трубы на контактной поверхности с пуансоном, который изготовлен, например, из инструментальной легированной стали, содержащей, мас. %: углерод 1,45-1,65; хром 11,0-12,5; ванадий 0,15-0,30; кремний 0,1-0,4; молибден 0,4-0,6; марганец 0,15-0,45, а участки - входной, конический и переходной могут быть расположены с передней и задней сторон пуансона симметрично относительно цилиндрического участка.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1. где приведен профиль пуансона для раздачи конца трубы нефтяного сортамента.
вн
к
п
Предлагается пуансон 1, предназначенный для раздачи конца трубы нефтяного сортамента 7 внутренним диаметром D и стенкой S при подготовке к нарезке резьбы, профиль которого состоит из четырех участков - входного 2, произвольной формы, конического 3 с углом конуса α, на котором происходит раздача, переходного 4, выполненного радиусом, расположены по продольной оси 6 с передней А и задней сторон Б пуансона симметрично относительно цилиндрического участка 5, фиксирующего диаметр пуансона D, заданный исходя из величины раздачи.
к
вн
к
п
Раздачу конца трубы производят при введении пунсона 1 в трубу 7 входным участком 2, конечный диаметр D которого несколько меньше внутреннего диаметра трубы D, и последующего перемещения в направлении V под действием прилагаемого усилия пресса. При этом конец трубы, перемещаясь по конической поверхности участка 3 с углом конуса α, раздается, увеличиваясь в диаметре до величины, определяемой диаметром D цилиндрического участка 5 с сохранением толщины стенки трубы S. Величину хода пуансона определяют исходя из длины L, необходимой для обеспечения требуемой длины резьбы.
к
к
к
Выбор угла конуса α имеет большое значение для оптимальности процесса раздачи конца трубы и повышения его стабильности. Наиболее благоприятные условия, характеризующиеся наименьшим сопротивлением трубы продвижению пуансон в направлении раздачи, соответствуют условию, описываемому формулой, когда α = arctg f, где α - угол конуса, f - коэффициент трения металла трубы на контактной поверхности с пуансоном. Значение f зависит от температуры и материла трубы и наличия смазки на контактной поверхности и материала пуансона. При неизменности температуры и материала трубы и наличии смазки на поверхности трения основным фактором определяющим значение коэффициента трения f, является материал пуансона.
В предлагаемом изобретении при раздаче используют, например, инструментальную легированную сталь, содержащую, мас. %: углерод 1,45-1,65, хром 11,0-12,5, ванадий 0,15-0,30, кремний 0,1-0,4, молибден 0,4-0,6, марганец 0,15-0,45, которая благодаря комплексному легированию обладает высокой твердостью, прочностью и износостойкостью.
к
Использование приведенного в качестве примера предложенного состава легирующих элементов в стали обеспечивает при этом оптимальную величину коэффициента трения металла трубы на контактной поверхности с пуансоном f=0,0699-0,122, что, в свою очередь, позволяет определить угол конуса пуансона α=4-7° и за счет этого уменьшить силы сопротивления при перемещении пуансона при раздаче, повысить стойкость пуансона по износу и поднять качество внутренней поверхности трубы путем устранения задиров и царапин, глубина которых выводит стенку за пределы минимальной толщины, обеспечивающей нарезку резьбы.
По мере эксплуатации пуансона 1 происходит износ его рабочих участков, расположенных на передней стороне А, до предельной величины. После этого пуансон разворачивают и рабочей делают сторону Б. Расположение участков пуансона 1 - входного 2, конического 3 и переходного 4 с передней А и задней Б сторон пуансона симметрично относительно цилиндрического участка 5 позволяет увеличить время эксплуатации пуансона (наработку).
Предлагаемое техническое решение прошло опытно-промышленное опробование на прессе фирмы «Ateliers ROCHE», результаты которого приведены в табл. 1.
к
Раздача проводилась «на холодную» со смазкой при коэффициенте трения f=0,0874 и угле конуса пуансона α=5° с высоким качеством внутренней поверхности трубы, без царапин и задиров.