Основной процесс производства отводов из углеродистой стали

Основные процессы производства отводов из углеродистой стали включают в себя следующие основные процессы, каждый из которых подходит для различных спецификаций, толщины стенки, угла и требований к партии:

1. Гибка горячим прессом / Индукционная горячая формовка

Основной процесс: Это наиболее распространенный процесс для производства отводов малого и среднего калибра (обычно DN15–DN600) и стандартной толщины стенки (90°, 45° и т. д.).

Резка: Резка трубы из углеродистой стали на отрезки необходимой длины.

Нагрев: Использование индукционной катушки средней частоты для быстрого нагрева области гиба заготовки трубы до температуры пластической деформации (около 1050–1150°C).

Формовка прессом: Под действием гидравлического давления нагретая заготовка трубы вдавливается в специальную форму (сердечник и внешняя форма). Заготовка подвергается пластической деформации под действием сил пресс-формы, изгибается и расширяется в полости формы, в результате чего формируется отвод.

Охлаждение: Сформированный отвод охлаждается (обычно воздушным способом). Последующая обработка: обрезка торцов (удаление неровностей), снятие фаски, формовка (при необходимости), термообработка (в зависимости от требований), обработка поверхности (пескоструйная обработка, покраска и т. д.), контроль.

Преимущества:

Высокая эффективность производства, подходит для массового производства.

Хорошая однородность толщины стенки (особенно хороший контроль за утонением наружной стенки).

Гладкая внутренняя стенка и низкое гидравлическое сопротивление.

Плотная структура материала и хорошие механические свойства.

Возможность изготовления относительно тонких отводов.

Недостатки:

Высокая начальная стоимость пресс-формы.

Подходит в основном для стандартных углов и радиусов (в основном R=1,5D).

2. Штамповка/прессование

Основной процесс: В основном используется для производства отводов со стандартной толщиной стенки (SCH40/SCH80 и т. д.), особенно часто применяется для отводов с меньшим диаметром (DN15-DN50).

Резка: Резка стальных листов или полос на веерообразные заготовки (или трубные заготовки) заданной формы. Нагрев (опционально): Для толстостенных или большестенных отводов может потребоваться нагрев заготовки (горячая штамповка). Тонкостенные и малостенные отводы можно штамповать холодной штамповкой.

Штамповка: Заготовка помещается в пресс-форму. Под действием большого пресса верхняя и нижняя пресс-формы смыкаются, заготовка пластически деформируется и прессуется в две половинки (или цельную деталь) отвода.

Сварка (для двухполовинной сварки): Две спрессованные половинки свариваются по продольному шву, образуя цельный отвод. Существует также метод штамповки с одной половинкой (реже).

Последующая обработка: Снятие фасок, формовка, термообработка (в зависимости от требований), обработка сварных швов (шлифовка, дефектоскопия), обработка поверхности, контроль.

Преимущества:

Высокая точность размеров и стабильный внешний вид.

Высокая эффективность производства (особенно для небольших размеров).

Отработанные пресс-формы и относительно контролируемые затраты.

Недостатки:

Для отводов большого диаметра требуются очень большие прессы.

В сварных отводах имеются сварные швы, которые являются потенциально слабыми местами и требуют строгого контроля качества.

Холодная штамповка требует высокой пластичности материалов и ограниченной деформации; горячая штамповка требует нагревательного оборудования.

Контроль равномерности толщины стенки (особенно внутреннего утолщения) не так хорош, как при горячей штамповке.

3. Сборная сварка/Сегментная гибка

Основной процесс: В основном используется для изготовления отводов большого диаметра (DN600 и более), нестандартных углов, большого радиуса или специальной толщины стенки, а также отводов с «креветочной талией».

Резка: Разрезание стального листа на несколько трапециевидных или веерообразных пластин (трубчатых секций).

Прокатка/прессовка: Прокатка/прессовка каждой пластины в заданную дугообразную форму на листопрокатном станке или прессе.

Групповая сварка: Последовательно сгруппируйте несколько дугообразных пластин, сварите внутренние и внешние продольные швы и сформуйте цельный отвод. Для отвода типа «креветка» несколько стандартных коротких секций снимают фаску и сваривают.

Последующая обработка: формовка, термообработка (особенно для толстых стенок или в случаях, когда необходимо снять сварочные напряжения), неразрушающий контроль сварных швов (радио- и ультразвуковая дефектоскопия крайне важны), обработка поверхности, гидравлические испытания, контроль.

Преимущества:

Не ограничены калибром, углом, радиусом и обладают максимальной гибкостью.

Высокий коэффициент использования материала (особенно для небольших деталей).

Не требуется крупногабаритное специальное формовочное оборудование.

Недостатки:

Низкая эффективность производства и высокие трудозатраты.

Многочисленные и длинные сварные швы являются основными точками концентрации напряжений и потенциальными точками разрушения, а требования к контролю качества чрезвычайно высоки (неразрушающий контроль обязателен).

Внутренняя стенка недостаточно гладкая (имеется избыточная высота шва), а сопротивление потоку велико.

Относительно низкие размерная точность и круглость. Распространенные и основные последующие процессы:

Термическая обработка:

Цель: Устранение остаточных напряжений, вызванных формовкой или сваркой, улучшение металлографической структуры и механических свойств (особенно ударной вязкости и пластичности), а также соответствие требованиям стандартов (например, ASTM A234).

Распространённые методы: Нормализация, нормализация с отпуском, отжиг. Конкретный процесс зависит от марки материала (например, WPB, WPC) и требований стандартов.

Обработка поверхности:

Цель: Удаление окалины, ржавчины, масла и т. д., улучшение внешнего вида и коррозионной стойкости (особенно для последующей покраски).

Распространённые методы: Пескоструйная (дробеструйная) обработка для удаления ржавчины.

Неразрушающий контроль:

Цель: Выявление внутренних и поверхностных дефектов (трещин, включений, пор, непровара и т. д.) для обеспечения безопасности и надёжности изделия.

Распространённые методы:

Магнитно-порошковый контроль: Выявление поверхностных и приповерхностных дефектов (ферромагнитные материалы).

Капельный контроль: Выявление дефектов поверхности (все материалы). Ультразвуковой контроль: выявляет внутренние дефекты и толщину стенки (особенно в зонах сварных швов).

Радиографический контроль: выявляет внутренние дефекты (особенно в сварных швах, обычно используется рентгеновское или гамма-излучение).

Проверка размеров: проверяет соответствие основных размеров отвода, таких как угол, радиус, наружный диаметр торца, толщина стенки, расстояние между центрами и т. д., стандартам.

Испытание гидравлическим давлением: проверяет несущую способность и герметичность отвода (обычно проводится при давлении, указанном в стандарте).

Обработка канавок: подготавливает стандартные канавки (например, V-образные и U-образные) для сварки на месте.

Маркировка и упаковка: маркирует в соответствии со стандартными требованиями (материал, спецификация, уровень давления, номер стандарта, производитель и т. д.) и упаковывает надлежащим образом, чтобы предотвратить повреждения при транспортировке.

Выбор процесса изготовления сердцевины зависит от:

Диаметра отвода

Толщины стенки (толщина стенки / типоразмер)

Радиуса гиба (расстояние от центра до конца)

Угла гиба (градусы - 90°, 45°, 180° и т. д.)

Количества партии продукции

Требований к стоимости (стоимость)

Стандартов применения и требований к качеству (таких как ASTM, ASME, EN и т. д.)

Короче говоря, горячая штамповка является основным и эффективным процессом для стандартных отводов малого и среднего диаметра; штамповка часто используется для стандартных отводов малого диаметра; а сварка с формовкой является ключевым процессом для решения производственных проблем при изготовлении отводов большого диаметра, нестандартных или специальных требований. Независимо от используемого процесса формовки сердцевины, последующая термообработка, неразрушающий контроль и строгий контроль размеров/эксплуатационных характеристик являются важнейшими звеньями для обеспечения качества и безопасной эксплуатации отводов из углеродистой стали.