Заготовка для изготовления стальной трубы большого диаметра с толщиной стенки до 25 мм

Полезная модель относится к области гибридной лазерно-дуговой сварки или лазерной сварки продольных швов стальных труб большого диаметра с толщиной стенки до 25 мм.
Исходя из назначения трубной заготовки, технической проблемой является выполнение конфигурации разделки кромок, обусловливающей качество сварных швов при многопроходной сварке для толщины стального листа до 25 мм с использованием лазерного луча, включая гибридную лазерно-дуговую сварку.
Из описания к патенту RU 2524285 известны трубные заготовки, имеющие различные конфигурации кромок с двусторонней разделкой. Так, представленные варианты заготовок имеют притупление и разделку сложной формы как с асимметричными фасками на каждой стороне соединяемых кромок, так и с симметричными фасками относительно оси, совпадающей со стыком кромок. Кроме того, некоторые варианты выполнения кромок заготовок имеют различную глубину наружной и внутренней разделок.
Принимая во внимание указанные конструктивные особенности, изготовление таких заготовок является материалоемким сложным процессом, связанным, во-первых, с необходимостью выполнения разделки кромок с двух сторон стального листа, во-вторых, с точки зрения использования различных резцов, режимов резания. Указанные факторы приводят к увеличению затрат времени на создание трубной заготовки.
Следует также отметить, что для производства труб большого диаметра с толщиной стенки до 25 мм выполнение наружной разделки не является обязательным для обеспечения проплавляющей способности лазерного луча.
Из описания к патенту RU 2493927 известна трубная заготовка, у которой продольные кромки листа срезаются под углом или под двойным углом к плоскости листа таким образом, что при формовке трубной заготовки края кромок совмещаются.
Изготовление такой трубной заготовки сопряжено с точностью совмещения срезанных кромок, что предусматривает ровный край листа, идентичное усилие прижима. Однако при производстве труб не всегда существует возможность выполнения приведенных выше условий.
Из описания к патентному документу ЕР №824987 известна стальная заготовка с кромками, имеющими разделку на основе I-образной формы и включающую нижнюю часть, выполненную с симметричными раскрытыми срезами. Применение такой формы разделки не вызывает трудности в изготовлении, но приводит к отрицательному явлению с точки зрения решения технической проблемы получения качественного сварного шва при многопроходной сварке. Так, характерной особенностью лазерной сварки является возникновение эффекта стекающих застывших капель вследствие накопления большого количества расплавленного металла в виде капель и подтеков, которые, не удерживаясь в сварном шве, стекают под действием силы тяжести, образуя характерную неровность снизу корневого шва. Кроме того, застывшие капли мешают проведению сварки внутреннего облицовочного шва, так как горящая дуга не сможет успеть расплавить застывшие капли, в результате таких обстоятельств сварочная проволока будет упираться в каплю и дуга погаснет.
На основе вышесказанного техническая проблема заключается в создании заготовки для производства стальных труб с толщиной стенки 25 мм, расширяющей арсенал средств подобного назначения и обеспечивающей технический результат за счет реализации своего назначения.
Итак, решает данную проблему предлагаемая полезная модель: заготовка для изготовления стальной трубы большого диаметра с толщиной стенки до 25 мм, выполненная сформованной встык с разделкой на основе I-образной формы, в которой новым является выполнение обращенной внутрь нижней части разделки с однонаправленными совмещенными скосами такими, что высота образованного притупления составляет не более 20 мм.
Выполнение в нижней части разделки скосов, совмещенных при формовке трубной заготовки, обусловливает создание альтернативной трубной заготовки, предназначенной для выполнения сварного шва методом многопроходной сварки. Так, наличие в нижней части совмещенного при формовке среза исключает явление стекающих застывших капель металла корневого шва, выполненного с использованием лазера, ввиду того, что капли металла не отрываются при отсутствии причины для их удержания силами поверхностного натяжения.
Численное значение высоты притупления не более 20 мм выбрано исходя из обеспечения сквозного проплавления толщины металла лучом лазера. Иная величина притупления приведет к образованию дефектов и снижению качества сварного шва.
Таким образом, расширение арсенала средств подобного назначения приведет к возможности использовать предлагаемую трубную заготовку для нанесения корневого шва с полным проплавлением притупления кромок, имеющего высоту не более 20 мм, при снижении материалоемкости процесса изготовления трубной заготовки по пути упрощения конструкции за счет новой конфигурации кромок стального листа.
Заявляемая полезная модель поясняется фигурой чертежа, на которой изображен стык кромок сформованной трубной заготовки 1. Согласно фигуре разделка кромок выполнена на основе I-образной разделки с нижней частью и имеет притупление 2 и однонаправленные совмещенные скосы 3.
Назначение предлагаемой заготовки полностью отвечает требованиям для изготовления труб большого диаметра с использованием технологии гибридной лазерно-дуговой или лазерной сварки при изготовлении корневого шва с последующим наложением внутреннего облицовочного шва.
Для формовки трубной заготовки путем обжатия используется предназначенный для этой цели стальной лист толщиной до 25 мм; на кромкофрезерной установке выполняется фаска с таким направлением срезов, которые совмещаются при обжатии трубной заготовки. При толщине стального листа для формовки трубной заготовки от 22 мм до 25 мм размер притупления может быть принят равным от 7 мм (или 8 мм) до 20 мм.
Для придания стальному листу формы трубной заготовки используется стан для сборки и сварки прямошовных труб, например, такой как в патентах RU №2668237, RU №2635649.
Реализация заявляемой полезной модели расширяет линейку средств подобного назначения и позволят использовать полученную трубную заготовку с новой конфигурацией кромок на основе I-образной разделки (с фаской кромок, совмещенных при формовке такой заготовки) для выпуска труб большого диаметра с толщиной стенки до 25 мм. При этом изготовление трубной заготовки происходит без необходимости смены фрез для выполнения кромок в отличие от иных средств подобного назначения с характерной сложной конфигурацией разделки кромок.