Удаление наружного и внутреннего грата

Непосредственно за трубосварочной машиной устанавливают гратосниматели для удаления наружного и внутреннего грата в горячем состоянии с поверхности сварного шва трубы.

Наружный гратосниматель представляет собой станину, в которой установлены два суппорта с резцами, что позволяет производить смену резцов без остановки стана. Суппорты оборудованы приспособлениями для быстрого или медленного подведения резца к трубе. Устройством для медленного подведения пользуются при настройке процесса срезания грата, а устройством для быстрого подведения – в моменты остановки и пуска стана при стабильном режиме работы. Труба в гратоснимателе поддерживается роликом, что не позволяет ей прогибаться под резцами во время срезания грата. Для повышения стойкости в гратоснимателе применяют резцы с напайкой твердого сплава.

На крупных ТЭСА перед гратоснимателем или непосредственно на его станине устанавливают насекатель грата, который представляет собой диск (звездочку) с установленными по периметру режущими элементами. Диск прижимается к трубе в зоне сварного шва с помощью пружинного механизма. При движении трубы звездочка катится по наружному грату, делая на нем насечки, по которым грат ломается после срезания.

Удаление наружного грата на трубах всех типоразмеров в линии станов не представляет трудностей. Наличие в трубах внутреннего грата сужает область их применения. Многие потребители основным условием использования электросварных труб выдвигают полное или частичное удаление внутреннего грата. Эту операцию производят как в линии станов, так и на отдельных участках.

В тех случаях, когда потребители оговаривают допустимую величину остатка грата или его величину, применяют специальную технологию сварки, обеспечивающую эти требования.

На трубах диаметром выше 50 мм используют различные конструкции гратоснимателей – резцовые, с вращающимися резцами, кислородный. Удаление внутреннего грата производится при изготовлении труб диаметром более 50 мм в случаях, когда это специально предусмотрено ТУ. Резец внутреннего гратоснимателя устанавливают в зоне действия наружного гратоснимателя. Во всех случаях стружку от внутреннего грата из трубы удаляют при промывке после разрезки непрерывной трубы на мерные длины.

Трубы с внутренним гратом используют как конструкционные, однако практически не применяют для транспортировки жидкостей, защиты электропроводок и в других случаях. Во многих случаях электросварные трубы могут заменить бесшовные, (которые значительно дороже) при условии полного или частичного удаления внутреннего грата.

В последние годы проблеме удаления внутреннего грата в электросварных трубах уделяют большое внимание.

Таблица 1.5

Современные способы удаления внутреннего грата

Вид способа	Его реализация
Удаление внутреннего грата	Резцом в потоке трубосварочных станов; резцом в отдельно стоящих установках; сжиганием в струе кислорода; электроэрозионное и электролитическое удаление
Деформирование внутреннего грата	Закаткой в потоке трубосварочных станов; забивкой в пластическом состоянии вибрационным бойком; включением на оправке
Предотвращение внутреннего грата при сварке	Установкой подкладки в зоне формообразования шва; придание специальной формы кромкам сворачиваемой полосы; дополнительной подгибкой кромок полосы в сварочном узле
Предотвращение внутреннего грата при сварке в среде инертных газов	Газовым подпором; применением потолочной сварки; созданием магнитного поля

В связи с тем, что на ООО СК “СЗТЗ” производство сварных труб является непрерывным, то основным возможным способом производства труб со снятым внутренним гратом является его удаление резцом в потоке трубосварного стана. Поэтому более подробно остановимся на работе механических резцовых гратоснимателей.

Входящие в состав оборудования трубоэлектросварочных станов современные резцовые установки для удаления в трубах внутреннего грата объеденены в две схемы: консольные гратосниматели и гратосниматели в виде шпонки с опорой внутри трубы.

Консольные гратосниматели характерны простотой конструктивных решений, удачно выполнены с технологической точки зрения в том отношении, что колебания размеров обрабатываемых труб влияют на процесс резания грата в довольно малой степени.

Однако консольные гратосниматели обладают рядом существенных недостатков, связанных с их жёсткостью. Качество и точность обработки определяются в основном жёсткостью гратоснимателя, а жёсткость, как известно, зависит от ряда параметров, где при прочих равных условиях основным является длина плеча, на котором прикладывается сила. Таким образом, жёсткость консольного гратоснимателя определяется длиной оправки, которая, в свою очередь, диктуется конструктивными особенностями трубоэлектросварочных станов и при самых идеальных условиях равна 550-600 мм, что не позволет создать достаточно жёсткую конструкцию, особенно при малых диаметрах труб. Стремление увеличить жёсткость конструкции за счет сокращения длины консоли приводит к технологическому недостатку – необходимости производить снятие грата сразу же после сварки, при температуре порядка 1100 –1200^о С.При этом в результате активного термического влияния резко сокращается срок службы резцов.

К недостатком консольных гратоснимателей можно отнести также неподвижное в процессе резания положение режущего инструмента, что приводит при колебаниях внутренний размеров труб к врезанию резца в тело трубы или наоборот, к образованию зазора и, как следствие, к повышенному остатку внутреннего грата.

Конструкции гратоснимателей, разработанные по второй схеме, обладают в значительной степени большей жёсткостью, чем гратосниматели консольного типа.Характерным для таких конструкций является наличие верхних опорных роликов, ограничивающих врезание резца в тело трубы.Применение механизмов подъема и опускания резца позволяет автоматизировать процесс управления положением режущего инструмента и увеличивает стойкость резцов.

Гратосниматели, разработанные по второй схеме, создают предпосылки для удаления внутреннего грата с высокой точностью и в большей степени,чем консольные,отвечают требованиям технологического процесса удаления внутреннего грата.

Серьезный недостаток рассмотренных гратоснимателей заключается в том, что для резцовой головки, воспринимающей усилие резания, опорой служит трубная заготовка, жёсткость которой ограничивает пределы использования гратоснимателей, особенно при производстве тонкостенных труб. Кроме того, ухудшаются условия для транспортировки всевозможных инородных тел, попадающих внутрь трубы. Так непременным спутником производства электросварных труб является окалина и брызги расплавленного металла. При сварке труб в режиме оплавления брызки и всплески выделяются в значительных количествах, их скопление может привести к обрыву штанги гратоснимателя и к дополнительным остановам стана.

Гратосниматель для удаления внутреннего грата резцом, разработанный во ВНИИМЕТМАШе, представляет собой сборную штангу, которая нижней своей частью опирается на внутреннюю поверхность трубы роликом. Ось ролика закреплена в плунжере, который перемещается в корпусе и при срезании грата прижимает резец к внутренней поверхности трубы. Масло в рабочую плоскость цилиндра подается через систему отверстий в штанге гратоснимателя.При отключении гидравлики, пружины выдавливают масло из рабочего цилиндра и убирают нижний опорный ролик в корпус, в результате чего происходит опускание штанги.

Резец крепится к корпусу между двумя верхними опорными роликами.Ролики ограничивают глубину внедрения резца в металл трубы, благодаря чему внутренний грат удаляется с высокой точностью. Второй верхний опорный ролик снабжен звездочкой для насечки грата.Срезанный грат отводится от резца через направляющее окно и затем удаляется из трубы. Корпус жестко закреплен с ферритодержателем. Для уменьшения влияния штанги гратоснимателя на процесс нагрева кромок, ферритодержатель выполняется из немагнитной стали. В ферритодержателе имеется паз для ферритных колец, которые снижают потери мощности в сварочном трансформаторе.Это позволяет использовать гратосниматель для удаления внутреннего грата при сварке труб токами высокой частоты.

Штанга гратоснимателя крепится при помощи стойки одной из клетей формировочного стана с валками открытого калибра. Конструкция стойки позволяет перемещать штангу гратоснимателя в горизонтальном и вертикальном направлениях.Механизм крепления оборудован устройством для поворота штанги в обе стороны относительно шва при любых смещениях.Средняя стойкость резца гратоснимателя составляет 2 часа.Такой гратосниматель не снижает скорость сварки труб, прост и надежен.

Производство электросварных труб сопровождается наличием внутри них охлаждающих эмульсий,брызг,всплесков и окалины. Все это приводит к частному загрязнению и заклиниванию поворотных механизмов и, как следствие, к дополнительным остановкам трубоэлектросварочных станов. В результате эффективность использования этих гратоснимателей резко падает. В процессе формовки и сварки по различным технологическим причинам частно искажается форма труб. При этом весьма вероятна поломка установки для удаления внутреннего грата.

Восстановление сложных механизмов является дорогостоящей операцией. Кроме того, гратосниматели с вращающимся инструментом имеют дополнительные люфты, вследствие чего они не способны производить удаление грата с высокой точностью. Поэтому, несмотря на определённые преимущества, гратосниматели, обладающие резцами с удлинённой режущей кромкой, пока не нашли широкого применения в трубной промышленности.

В связи с явными экономическими преимуществами и в целях повышения качества готовой продукциии на ООО СК “СЗТЗ” предлагается на участке сварки ленты установить наряду с существующим гратоснимателем для снятия наружного грата, гратосниматель для снятия внутреннего грата.

Срезание грата осуществляется одновременно всеми резцами на полную глубину с образованием дробленой стружки, которая отводится вместе с трубой. Перекрытие зон резания – 10 мм.

Глубина резания контролируется следящим роликом и регулируется в процессе сварки трубы путем дистанционного перемещения зубчатой рейки.

Установка резцов по шву трубы производится путем поворота штанги.

Режущие кромки всех резцов должны лежать на одном уровне и по касательной к поверхности переднего опорного ролика.

При переходе на сварку трубы с меньшей толщиной стенки размер гратоснимателя по внутреннему диаметру трубы устанавливается путем дистанционного поворота эксцентричной втулки зубчатой рейкой.

При износе или поломке резцов достаточно отпустить винт и повернуть резцы.