книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

иосуществлением при этих высоких скоростях операций стыковки ленты, разрезки труб «летучей» машиной на ходу, удаления грата

ипр. При этом требуется сохранить высокое качество сварных со­ единений, не ниже того, которое характерно для швов, выполненных сваркой под флюсом. По всем этим причинам способ производства спирально-шовных труб с применением радиочастотной сварки хотя

ивесьма перспективен, но пока еще находится в стадии освоения.

Втехнологический процесс производства спирально-шовных труб автоматической дуговой сваркой под флюсом входят следую-

Рис. 109. Схема линии для производства спиральношовных труб.

ной петли для обеспечения непрерывности процесса, обрезка боко­ вых кромок, очистка кромок, снятие фасок на кромках ленты, формовка трубной заготовки, сварка наружного и внутреннего швов, разрезка бесконечной трубы на заданные длины с последую­ щей отделкой.

На рис. 109 представлена схема линии для производства спи­ рально-шовных труб диаметром до 1020 мм (без трубоотделки).

Рулоны листа со склада электромостовым краном подаются к приемному стеллажу разматывателя, оборудованного скребковым отгибателем наружного конца ленты. С приемного стеллажа при по­ мощи толкателя рулон перекатывается на разматывание, попадает на опорные ролики и центрируется по оси линии подготовки ленты. Передний конец ленты с помощью отгибателя подается в тянущие ролики 1, защемляется ими и далее подается в валки пятиролико­ вой правйльной машины 2, осуществляющей правку ленты, посту­ пающей из разматывателя.

Для обрезки концов ленты имеется установка газокислородной резки или гильотинные ножницы 3 с нижним резом. Обрезанные концы рулонов соединяются в непрерывную ленту на машине 4 односторонней электродуговой сваркой под флюсом на медной под­ кладке. Точная установка переднего конца ленты по оси подкладки

367

производится правильной машиной, а заднего— расположенными за стыкосварочной машиной тянущими роликами. Зажатие стыкуе­ мых кромок производится прижимными балками с приводом отдй'ух гидроцилиндров каждая. Необходимое поджатие медной подкладки к стыку обеспечивается специальным клиновым подъемным меха­ низмом с приводом от пневмоцилиндра.

Сварочная головка 4 установлена на самоходной тележке, пере­ мещающейся по направляющим вдоль свариваемого стыка. На этой же тележке размещены флюсоаппарат и катушка с электродной проволокой. Сварка производится без технологических планок по концам шва, так как кратер сварочной дуги выводится на самый край ленты, который в дальнейшем обрезают на дисковых нож­ ницах.

Расположенные за стыкосварочной машиной тянущие ролики устанавливают задние концы лент при их обрезке и стыковке, а так­ же служат для подачи ленты в петлеобразователь.

Петлеобразователь 5, выполненный в виде петлевой ямы глуби­ ной 16 м, предназначен для создания запаса ленты, необходимого для непрерывной работы стана во время остановки его головной части при обрезке и стыковой сварке рулонных лент. Максимальный запас ленты в петлеобразователе около 22 м. На входе и выходе петлеобразователя установлены холостые направляющие ролики, обеспечивающие равномерный, плавный изгиб ленты в пределах упругих деформаций при ее прохождении через петлевую яму. В пет­ левой яме установлены фотореле, контролирующие и регулирующие запас петли.

По выходе из петлеобразователя лента попадает в холостые (неприводные) дисковые ножницы 6, предназначенные для обрезки ее боковых кромок с целью придания ей точного размера по шири­ не. Обрезку кромок шириной 15—25 мм производят протягиванием полосы через дисковые ножницы подающей машиной 7, располо­ женной за ножницами. Обрезаемые кромки проводками коробча­ того.сечения направляются к кромкокрошителю, который разрезает их на отрезки длиной около 500 мм.

Четырехвалковая подающая машина 7 развивает тяговое усилие до 36 т. Это усилие необходимо для вытягивания ленты из петле­ образователя, протягивание ее через дисковые ножницы, а также для создания толкающего усилия, необходимого для формовки тру­ бы и ее перемещения по отводящему рольгангу формовочно-свароч­ ного стана. Привод валковой машины 7 осуществляется от электро­ двигателя постоянного тока мощностью 100 кет с плавным регули­

368

вочном гибочном стане, который размещен на поворотной раме и состоит из формовочной машины втулочного типа, охватывающей трубу снаружи, аппаратуры сварки внутреннего и наружного швов, люнета для направления трубы по оси отводящего рольганга и ле­ тучего обрезного станка.

Формовочная машина 8 выполнена в виде жесткой оребренной втулки, которая вместе с выходным направляющим мостом 13 мо­ жет поворачиваться на нужный угол формовки (угол подъема вин­ товой линии шва) при помощи специального механизма 14. Этот по­ ворот необходим для настройки стана на заданный диаметр трубы в зависимости от ширины ленты. На первой половине цилиндриче­ ской внутренней поверхности втулки, с которой соприкасается заталкиваемая в нее лента, расположены наплавленные твердым сплавом (сормайтом) по спирали с шагом примерно 440 мм и отшли­ фованные пояски износа, а на противоположной стороне установ­ лены регулируемые в радиальном направлении доформовочные ро­ лики, служащие для поддержания первого витка сформованной трубы до его сварки с кромкой ленты технологическим швом. На вход­ ном формующем участке полувтулки имеются два регулируемых ролика, служащих для уменьшения сил трения и некоторой компен­ сации износа направляющих поясков.

При двухслойной сварке труб диаметром 1020 мм со стенкой толщиной 12 мм скорость сварки составляет 0,9— 1,1 м/мин, при­ чем не устраняется опасность образования горячих трещин в пер­ вом—' внутреннем — шве. Поэтому в новых станах-1020 применена трехслойная схема сварки. В месте схождения кромок ленты и пер­ вого сформованного витка изнутри трубы накладывается первый технологический шов, который выполняет функции сборочного. Через полвитка спирали накладывается наружный рабочий шов, а затем через шаг спирали от первого внутреннего шва, накладыва­ ется второй внутренний рабочий шов, полностью переплавляющий технологический. Назначение технологического шва — обеспе­ чение жесткого соединения сходящихся при формовке кромок и, следовательно, устранение возможности их взаимного перемещения при сварке рабочих швов, служащего причиной образования горя­ чих трещин в шве.

Применение трех сварочных головок и соответственно трехслойной сварки швов позволяет несколько повысить скорость сварки и довести ее до 1,8— 2 м/мин.

При сварке спиральношовных труб в отличие от прямошовных скорость выхода трубы меньше скорости сварки и вычисляется по формуле

369

где В — ширина ленты, мм\ ѵ — скорость сварки, м/мин\ D — диа­ метр трубы, мм.

Внутренние швы выполняются специальным сварочным аппа­ ратом типа У-124, представляющим собой тележку с длинной штан­ гой, на конце которой смонтированы на расстоянии шага спирали две сварочные головки. Первая головка 9 однодуговая и пред­ назначена для сварки технологического (сборочного) шва; вторая — двухдуговая — для сварки основного внутреннего шва. На тележ­ ке установлены также катушки с электродной проволокой и флюсо­ аппаратура с пневматическим отсосом. Подача флюса к головкам осуществляется расположенными внутри штанги двумя ленточными транспортерами. Весь аппарат вместе с опорной направляющей рамой для тележки установлен на поворотной платформе 13 фор­ мовочной машины.

Наружный шов трубы выполняют двухдуговым сварочным ап­ паратом 10 типа А-807, закрепленным на поворотной платформе формовочной машины вместе с флюсоаппаратом и катушками со сварочной проволокой.

Выходящая из формовочной машины труба совершает враща­ тельно-поступательное (винтовое) движение и попадает на ролики отводящего рольганга, оси которых развернуты под углом винто­ вой линии, обеспечивающим перекатывание трубы по ним без сколь­ жения.

Разрезка непрерывно выходящей из стана трубы на отрезки мер­ ных длин от 12 до 18 м производится летучим отрезным устройством И посредством газо-кислородной резки. После отрезки труба по си­ стеме рольгангов 12 попадает на передаточную решетку. По решет­ ке труба перекатывается однониточным шлеппером на транспортный рольганг, который передает ее на участок отделки. Здесь произво­ дят следующие операции: удаление флюса из труб, отрезку концов труб со снятием фаски, осмотр и ремонт дефектных мест, гидравличе­ ское испытание под давлением 60 ати, поштучное взвешивание и

соответственно 15, 25 и 40 кет. Таким образом, по энергоемкости процесс изготовления спиральношовных труб имеет существенное преимущество перед прямошовными, главным образом благодаря упрощению операций формовки труб и их совмещению со сваркой.

В последнее время успешно ведутся работы [36] по замене в этих станах электродуговой сварки токами высокой частоты, обес­ печивающей значительно более высокие скорости сварки (см. § 8).

Линия У-155 для изготовления большегрузных шахтных ваго­

370

неток (рис. ПО). Эта сборочносварочная механизированная линия VIII класса, применяемая в маши­ ностроении, состоит из шести по­ следовательно расположенных тех­ нологических машин, на которых при помощи сборочных кондукто-. ров и сварочных автоматов выпол­ няется сборка и сварка узлов и всей вагонетки в целом. Кроме ос­ новного технологического обору­ дования, линия оснащена также механизированным вспомогатель­ ным и транспортным оборудова­ нием: кантователями, приводны­ ми рольгангами межоперацион­ ного транспорта, толкателями и монорельсами, обеспечивающими подачу заготовок в сборочно-сва­ рочные машины, кантовку и транс­ портировку изделий по потоку.

Вагонетка состоит из кузова и приваренной к нему опорной ра­ мы. В кузов входит боковина, два торцовые днища — лобовины — и обвязочная полоса, охватывающая кузов по верхнему контуру (для жесткости).

Первым по потоку техноло­ гическим агрегатом является уста­ новка 1 (рис. ПО) т и п а У-156 д л я с б о р к и и а в т о м а ­ т и ч е с к о й с в а р к и п о д ф л ю с о м з а г о т о в о к б о ­

соединенных между собой стыко­ выми швами. Сборка и сварка трех листов производится в такой по­

следовательности. Сориентированные по двум базовым кромкам три стопы листов подаются самоходной тележкой под кран-листо- раскладчик, который с помощью пневмоприсосов поднимает, пере­ носит и укладывает листы на приподнятый рольганг сборочно-сва­

371

рочного стенда, после чего возвращается в исходное положение. Три листа на рольганге опускаются с помощью пневмоцилиндров и присосов на флюсоподушки сварочного стенда и механизмом про­ дольной ориентации досылаются до упоров. Затем закрепляется средний лист. Боковые листы досылаются до среднего с образова­ нием между ними зазора 1—2 мм. После закрепления (зажатия) боковых листов и поджатия снизу флюсоподушки одновременно сваривают два стыка двумя самоходными сварочными автомата­ ми. При подаче следующего комплекта листов сваренное полотнище кронштейном листоукладчика сталкивается со стендового, припод­ нятого в этот момент, рольганга на транспортный приводной роль­ ганг линии, и цикл повторяется. Продолжительность операцион­ ного цикла, равная ритму потока, составляет 5 мин.

Следующим по потоку и наиболее совершенным в данной линии

С помощью этой установки удалось объединить три разнородных операции— вальцовку боковины, сборку ее с лобовинами и сварку двух швов— в одну комплексную операцию. Такое объединение операций является характерной особенностью всех вальцесвароч­ ных машин, резко повышающей уровень комплексной механизации сборочно-сварочных работ по сравнению с обычными машинами VI класса.

Из вальцесварочного станка кузов по транспортному рольгангу поступает на следующую позицию линии, оборудованную а в т о ­

(рис. 71). Положительная особенность установки У-158, обеспечи­ вающая ее высокую производительность, заключается в наличии четырех одновременно действующих сварочных головок.

Операции загрузки и выгрузки изделия в этой установке пол­ ностью автоматизированы. Приварка обвязочной полосы произ­ водится по копиру четырьмя сварочными головками одновременно со всех сторон. После приварки полосы кузов попадает на межопе­ рационный транспортный рольганг.

Затем он передается по рольгангу на позицию 8, оборудованную сборочным кондуктором, при помощи которого производится сборка кузова с рамой на прихватках. Рама вагонетки подается с бокового склада по монорельсу 16 и укладывается сверху на перевернутый кузов. При помощи специального прижимного устройства с пневмо­ цилиндром рама плотно прижимается к кузову в строго фиксиро­ ванном положении, после чего производится прихватка; затем зажим освобождается и вагонетка передается по приводному роль­ гангу последовательно на позиции сварки 9 и 11. Здесь на установ­

372

ках У-161 и У-І62 производится сварка рамы с кузовом: сначала с одной стороны (на позиции 9), а затем после кантовки— с дру­ гой стороны (на позиции 11). Каждая из установок состоит из кан­ тователя с приводным рольгангом в качестве базовой опорной пло­ скости для вагонетки; несущей металлоконструкции и самоходного сварочного автомата, передвигающегося по воздушным направляю­ щим рельсам, закрепленным на металлоконструкции. Рольганги на кантователях при их горизонтальном положении располагаются в одну линию с транспортными рольгангами и служат их продол­ жением, образуя таким образом единую транспортную систему по­ точной линии.

Изделие, собранное на прихватках, подается по рольгангу на кан­ тователь первой установки, в котором поворачивается на 30° для сварки правого шва «в лодочку». После сварки этого шва вагонетка передается рольгангом на вторую установку У-162, где повторяется тот же цикл для сварки левого шва.

Производительность поточной линии составляет 76 вагонеток

всмену при коэффициенте использования рабочего времени — 0,8.

Вобласти строительной индустрии и производства строительных металлоконструкций можно привести два наиболее характерных примера комплексной механизации сборочно-сварочных работ, вы­ полняемых на базе электродуговой сварки: первый— в производ­ стве сварных балок, второй — в производстве нефте- и газорезервуаров.

Существует два метода построения поточных линий для массово­ го производства сварных профильных балок (тавров, двутавров, швеллеров). Первый из них основан на применении автоматизиро­ ванных сборочно-сварочных агрегатов непрерывного действия, скон­ струированных по принципу вальцесварочных комбайнов. В этих агрегатах сборка балок из полосовой стали и их сварка произво­ дится одновременно одной совмещенной операцией, осуществляе­ мой в валковом стане. Действие этих комплексных вальцесварочных агрегатов и их конструкция рассмотрены в § 22, так как они отно­ сятся к IX классу автоматических линий.

Второй метод построения поточных линий для производства сварных балок — обычный и заключается в расчленении операций и компоновке последовательно расположенных технологических машин (сборочных, сварочных и др.), связанных между собой си­ стемой межоперационных транспортных и кантующих устройств. Ниже описана такая механизированная поточная линия VIII класса.

Л и н и я п р о и з в о д с т в а к р у п н о п р о ф и л ь н ы х с в а р н ы х б а л о к . Прокатные двутавровые и швеллерные балки высотой свыше 600 мм отечественная металлургическая промышлен­ ность не выпускает. Между тем в машиностроении и особенно в

373

строительстве потребность в балках крупного профиля высотой более 600 мм очень велика. Такие балки изготавливают сварными из листовой или полосовой стали обычно из трех элементов: стенки и двух поясов. Для централизованного крупносерийного произ­ водства этих балок и предназначена рассматриваемая поточная линия. На линии изготавливаются двутавровые балки длиной 7,5— 12 м со стенкой высотой 600—2000 мм и поясами шириной 220— 600 мм. Толщина стенок 8—20 мм, поясов 10—40 мм.

Особенности технологического процесса изготовления балок и всей линии в целом: применение механизированных устройств для сборки балок с предварительным натяжением стенки с целью пре­ дотвращения развития в ней высоких остаточных напряжений и де­ формаций; применение высокопроизводительных трехэлектродных автоматов для электродуговой сварки под флюсом, которые поз­ воляют выполнять сварку со скоростью 2,0—3,5 м/мин; высокая степень механизации вспомогательных операций.

Рассматриваемая линия представляет собой комплекс неразрыв­ но связанных между собой машин и агрегатов, выполняющих по­ следовательно следующие операции: обработку листов и полос с их правкой, обрезкой и стыковкой до мерной длины; сборку балок в специальном сборочном стане, где производится также натяжение стенки гидравлическим устройством с усилием до 600 т, прижатие стенки электромагнитами, выравнивание поясов и соединение их со стенкой сплошными швами малого калибра (сварка этих сбороч­ ных швов выполняется одновременно четырьмя одноэлектродными сварочными автоматами со скоростью до 2 м/мин)-, приварку кон­ цевых технологических планок и механизированную очистку сбо­ рочных швов от шлака; сварку поясных швов трехэлектродными сварочными автоматами в специальных кантователях, которые ус­ танавливают балки в положение «лодочки»; очистку швов от шлака и контроль их качества; правку полок (поясов) для устранения их грибовидное™, т. е. поперечной угловой деформации, являющейся результатом усадки поясных швов (правка выполняется роликовым устройством, создающим нажимное усилие до 150 /л); фрезеровку торцов балок, обеспечивающую точность по длине балки ± 2 мм.

На линии установлено свыше 300 единиц различного оборудо­ вания отечественного производства. Многое оборудование, как на­ пример сборочный стан с мощным натяжным устройством, трех­ электродные сварочные автоматы, магнитные кантователи, машины для правки грибовидное™ после сварки, впервые применяется в ми­ ровой и отечественной практике.

Производительность поточной линии составляет 5 балокіч. При двухсменной работе линия может обеспечить выпуск 21 000 балок в год весом 67 тыс. т. При этом производительность труда повы­

374

шается в 3,5 раза по сравнению с обычными методами изготовления сварных балок. Уровень локальной механизации и автоматизации У2 достигает 71% и комплексной (для всего производства) У2—.

65—68%.

П о т о ч н а я л и н и я и з г о т о в л е н и я с в а р н ы х к р у п н о г а б а р и т н ы х р е з е р в у а р о в . * До пятидеся­ тых годов текущего столетия строительство крупногабаритных нефтерезервуаров осуществлялось непосредственно на месте их установки, зачастую в сельских местностях и, как правило, под от­ крытым небом. Сборка резервуара на строительной площадке ве­ лась методом постепенного его наращивания отдельными листами, начиная с днища и кончая крышей. Арсенал монтажных и сбороч­ ных устройств состоял из строительного крана и простейших руч­ ных приспособлений в виде струбцин, талей, кувалд и пр. При этом требовалась громоздкая система лесов и подмостей для сборщиков и сварщиков. Сварка производилась вручную.

Такой метод строительства резервуаров исключал какую бы то­ ни было возможность комплексной механизации производства, осо­ бенно, если учесть полевые условия работы и индивидуальный ха­ рактер строек.

С другой стороны, централизованное производство таких резер­ вуаров или хотя бы их отдельных блоков на хорошо оснащенном заводе, где сравнительно легко осуществить механизацию, также не представлялось возможным из-за крупных габаритов изделия. Неф­ терезервуары представляют собой цилиндрические сосуды для хра­ нения жидкого топлива емкостью до 5000 м3 и более, изготавли­ ваемые из листовой стали толщиной 6— 10 мм. Размеры резервуа­ ров по диаметру достигают 22 м и по высоте — 12 м. Естественно, что при таких размерах сварных изделий не могло быть и речи о том, чтобы сосредоточить их изготовление на каком-либо заводе, так как эти изделия явно нетранспортабельны не только для желез­ нодорожного, но и для водного транспорта. Если при этом учесть, что места установки резервуаров разбросаны по всей территории страны, то станет совершенно очевидна вся сложность проблемы централизованного индустриального производства крупногаба­ ритных нефтерезервуаров и комплексной механизации сборочно­ сварочных работ.

В связи с этим был разработан метод так называемого сворачи­ вания или рулонирования листовых конструкций, предложенный Г. В. Раевским. Он заключается в том, что укрупненные элементы листовой конструкции, например цилиндрическая часть резервуа­ ра, его днище и крыша, изготовляются в виде больших плоских

* Работа удостоена Ленинской премии 1958 года.

375

полотнищ, составленных из отдельных листов. Для резервуара ем­ костью 5000 м3 плоская развертка цилиндрической части собирает­ ся почти из ста отдельных листов и имеет размеры 72 х 12 ж. С по­ мощью специальных приспособлений плоские полотнища сворачи­ ваются в рулоны диаметром до 3,5 м, т. е. до габарита, допускае­ мого подвижным составом железных дорог. В таком виде рулоны транспортируются на место монтажа резервуара. Здесь они разво­ рачиваются и соединяются между собой монтажными швами. Так как при сворачивании полотнищ в рулоны изгибные напряжения

идеформации в них обычно не выходят за пределы упругости, то процесс разворачивания рулонов не вызывает особых затрудне­ ний и последующая рихтовка листов не требуется.

Описанный новый индустриальный метод строительства крупно­ габаритных листовых конструкций позволяет перенести основной объем работ по их изготовлению на заводы, где нетрудно организо­ вать их комплексную механизацию и одновременно повысить ка­ чество сварных соединений. Монтаж резервуаров из крупных эле­ ментов с высокой степенью готовности позволяет сократить сроки строительства в шесть — восемь раз и уменьшить трудоемкость мон­ тажа в четыре раза.

На заводах металлоконструкций, где сосредоточено централизо­ ванное изготовление нефтерезервуаров, для этой цели сооружены механизированные поточные линии, на которых выполняется весь необходимый комплекс производственных операций, начиная от правки и резки листов и кончая выдачей готовых рулонов на погру­ зочную железнодорожную рампу.

На линии последовательно осуществляются следующие опера­ ции: правка и резка листов; сборка полотнища на магнитном стенде

иавтоматическая дуговая сварка наружных швов; разворот полот­ нища на обратную сторону, который осуществляется с помощью тяговой электролебедки и перекидного блока ■— барабана, причем ширина барабана равна наибольшей возможной ширине полотни­ ща •— 12,5 м, а диаметр— наименьшей величине, допустимой из условий изгиба полотнища в пределах упругости (без остаточных деформаций), т. е. около 3,5 м; автоматическая сварка швов с об­ ратной стороны полотнища; контроль качества и герметичности швов методом смачивания их керосином и всасывания с обратной стороны специальной вакуум-присоской; сворачивание готового полотнища в рулон с помощью приводного наматывающего бараба­ на; выдача рулона на погрузочную рампу.

Линия оснащена соответствующим оборудованием, обеспечиваю­

щим механизированное выполнение всех перечисленных операций. Наиболее ответственным агрегатом поточной линии является установка для сборки и сварки полотнищ. Она снабжена электро­

376