Анализ современных методов получения сварных труб

     Схема электронно-лучевой установки для  сварки труб в вакууме приведена  на рис. 9. В верхней части вакуумной  камеры 1 размещена электронная пушка 2, питаемая от выпрямителя высокого напряжения 3. Электромагнитная фокусирующая линза и отклоняющая система 4 служат для фокусировки и перемещения луча. Механизм перемещения изделия 5 находится внутри вакуумной камеры. Через электрический вакуумный ввод 6 подается электропитание. В нижней части камеры расположена вакуумная система 7. Установкой управляют с пульта 8.

     Рис. 9. Принципиальная схема установки  для сварки

     электронным лучом в вакууме 

     Предварительно  сформированную трубную заготовку  конечной длины (500-1000 мм) устанавливают  таким образом, чтобы продольные кромки прилегали друг к другу. Затем вакуумную камеру плотно закрывают и из нее откачивают воздух. После достижения нужного разрежения начинают сварку. В процессе сварки трубная заготовка автоматически перемещается относительно электронного луча. К недостаткам процесса сварки труб в вакууме следует отнести громоздкость и высокую стоимость оборудования, низкую производительность, ограниченную длину получаемых труб. С целью устранения этих недостатков проводят исследования по созданию камер с местным вакуумом и по использованию в качестве защитной атмосферы инертных газов.

     Наибольший  интерес представляет электронно-лучевая  сварка в атмосфере защитных газов. Схема конструкции установки  представлена на рис. 10. Установка для  сварки электронным лучом в атмосфере защитных газов состоит из электронной пушки, высоковольтного преобразователя напряжения и диффузионного масляного насоса. В камере 1, где происходит формирование и ускорение электронного луча, поддерживается вакуум 13,3 мПа. В камере 3 вакуум создается только механическим насосом. Отверстия для прохода луча между камерами 1 и 3, а также между камерой 3 и атмосферой имеют диаметр 0,75 мм, что обусловлено потерями луча и производительностью насосов. В нижней части электронной пушки имеется насадка для подвода газа (гелия), обеспечивающего защиту шва от химического взаимодействия с атмосферой воздуха, а выходного отверстия – от напыления парами свариваемого металла. Кроме того, создается дополнительный отсос воздуха из камеры промежуточного вакуума, а также своеобразный коридор с пониженным сопротивлением прохождению электронного луча на участке между пушкой и изделием.

       При сварке вне вакуума на  глубину проплавления влияют  не только мощность и скорость  сварки, но также и расстояние между выходным соплом пушки и изделием, составляющее 6-13 мм, что ограничивает область применения сварки электронным лучом вне вакуума и затрудняет наблюдение за процессом.

     Стоимость установки в 2-3 разз больше стоимости  аналогичной установки для аргоно-дуговой сварки труб. Однако скорость сварки на этой установке выше в 5—10 раз, что должно обеспечить необходимый экономический эффект. Кроме того, отмечается более высокое качество сварки и лучший внешний вид шва с обеих сторон.

     Электронная пушка установки помещена в свинцовый короб для защиты обслуживающего персонала от воздействия рентгеновского излучения. В этот короб помещается и часть предварительно сформованной трубы с плотно прилегающими кромками. При напряжении 150-175 кВ свинцовый экран толщиной 6,5 мм считается достаточным дли защиты от излучения. Электронно-лучевая сварка вне вакуума была применена при изготовлении труб из коррозионностойкой стали диаметром 12,7 мм с толщиной стенки 0,4—1 мм, скорость сварки составляла 24,4 м/мнн.

     Основные преимущества электронно-лучевой сварки в атмосфере по сравнению со сваркой в вакууме: отсутствие громоздкой вакуумной камеры, высокая производительность и возможность сварки изделий любых размеров. 

     Производство  труб контактной сваркой 

     Трубы диаметром 5-16 мм для автомобильной, тракторной, химической и других отраслей промышленности обычно получают методом электросварки и дальнейшего холодного редуцирования. При сварке труб методом сопротивления (переменный ток повышенной частоты) неизбежно возникает периодическая неоднородность качества сварного шва в результате синусоидального изменения величины тока.

     На  рис. 10 приведена принципиальная схема  электросварки труб методом сопротивления. Постоянный электрический ток подводится к кромкам трубной заготовки 3 с помощью электродных колец 1, разделенных между собой изолятором 2. Кромки сформированной трубной заготовки, попадая в зазор между электродными кольцами, нагреваются. Под давлением шовсжимающих валков 4 и электродных колец, образующих замкнутый сварочный калибр, кромки трубы свариваются.

     Рис. 10.Принципиальная схема сварки методом  сопротивления

      (постоянный ток) 

     В 1963г. для стана 10-60 была создана первая опытно-промышленная установка с  вращающимся выпрямителем на полупроводниках  из германия. Разработку проекта и изготовление выполнил Всесоюзный научно-исследовательский институт электросварочного оборудования (ВНИИЭСО). В 1975г. на Волгоградском трубном заводе был установлен трубоэлектросварочный агрегат 5-16 фирмы «Somenor» для изготовления электросварных труб диаметром 4,75-16 мм сваркой постоянным током, а в 1979г. аналогичный агрегат фирмы «Wean Doniron» с редуцированием в потоке установлен на Московском трубном заводе.