19. Сварка стальных тонкостенных1 спиральношовных труб

Тонкостенные трубы, для которых D/2d > 100 -í-250, нужны, например, для сельского хозяйства, нефтепромыслов, промышленной вентиляции и др. Обычно такие трубы изготавливались на станах спиральношовной сварки с соединением кромок встык или внахлестку дуговой или контактной роликовой сваркой. При этом скорость сварки невелика: при дуговой сварке она не превышает 2,5 м/мин, а при контактной — 4 м/мин. Контактной сваркой можно получать качественные трубы только из холоднокатаной травленой ленты без следов ржавчины или смазки. Такая подготовка ленты значительно удорожает процесс производства и препятствует широкому применению гего в промышленности.

Технология высокочастотной сварки спиральношовных тонкостенных труб с контактным подводом тока (рис. 105) разработана в 1963—1965 гг. [12]. Как и при сварке спиральношовных труб большого диаметра, качество соединения зависит от геометрии свариваемых кромок на участках нагрева

Рис. 105. Принципиальная И 0СадкИ- ПРИ СВЗРК<1 спиральношов-схема высокочастотной свар- ных тонкостенных труб геометрия кроки спиральношовных тонко- мок регулироваться не может, и поэто-стенных труб му для обеспечения оптимальных усло-

вий сварки необходимо особое внимание уделять выбору исходных параметров формовки: углу формовки и ширине ленты, используемой для изготовления труб [9].

Формовка трубной заготовки. При сварке спиральношовных труб применяется одно- или двухрадиусная схема формовки. В случае однорадиусной схемы (рис. 106, а) лента шириной Ъ под углом формовки ф поступает в формовочное устройство, где формуется по диаметру D = 2г. В точках Д и А к кромкам ленты и трубы подводятся контакты сварочного устройства. На участках А Б и БД кромки разогреваются и свариваются, обжимаясь между внутренним и наружным шовообжимными роликами. Зазор 2h между кромками равен расстоянию между точками А и Д, равноудаленными от точки схождения Б на длину кромок 1кр.

Для упрощения математических выкладок при углах формовки Ф ^ 20° и /кр < r/(2 sin ф) можно с достаточной степенью точности принять, что схождение кромок происходит в плоскости Е—Е, перпендикулярной к поверхности формуемой ленты и расположенной под углом ф к оси выходящей трубы. Тогда на участке А Б кромка трубы формуется не по спирали, а по участку эллипса с полуосями: малой г и большой а = r/sin ф.

1 Работа выполнена ВНИИметмаш н ВНИИТВЧ.

Радиус кривизны эллипса в точке Б будет гэ = a*/r = r/sin2 «р. Тогда ф = ljr3 = 1кр sin2 (fir. _

Угол между кромкой ленты и касательной к кромке труоы резко меняется в зависимости от расстояния до точки сварки. Поэтому для характеристики режима сварки используют зазор, который определится из треугольника А БД:

2h = АД = Y гэ (1 - cos4>)2 + гэ (í - sin^f . (92)

Рис. 106. Схемы однорадиусной (а) и двухрадиусной (б) формовок спиральношовных труб

Эта формула при ф 45° может быть упрощена: 2/i = гэ (1 — cos ф)

или

2h = г (1 — cos ф)/81П2 ф, (93)

т. е. зазор 2/i, определенный по формуле (93), равен отрезку AT — перпендикуляру, опущенному из точки А кромки трубы на кромку плоскопоступающей ленты. Из сравнения результатов расчета зазора по формулам (92) и (93) видно, что при \\ ==£ 45° ошибка упрощения составляет не более 4%, что вполне допустимо для инженерных расчетов.

6. »71