ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ПРИ ГИБКЕ ТРУБ С РАСКАТЫВАНИЕМ

EXPERIMENTAL ASSESSMENT OF CHANGES IN WALL THICKNESS DURING PIPE BENDING WITH ROLLING

Yulia Igonina

student, Department of Mechanical Engineering Technologies, Trekhgorny Technological Institute-branch of the National Research Nuclear University MEPhI,

Russia, Trekhgorny

Arkadiy Kuznetsov

student, Department of Mechanical Engineering Technologies, Trekhgorny Technological Institute-branch of the National Research Nuclear University MEPhI,

Russia, Trekhgorny

Daniel Maternowski

Student, Department of "Engineering Technology, Machines and Tools", Branch of South Ural State University in the city of Zlatoust,

Russia, Zlatoust

Alexander Kozlov

Scientific Supervisor, professor of the Department of "Engineering Technology, Machines and Tools", Branch of South Ural State University in the city of Zlatoust,

Russia, Zlatoust

АННОТАЦИЯ

Процесс гибки труб с раскатыванием вызывает существенные изменения геометрических размеров заготовки. Наиболее важно контролировать утонение внешней стенки гиба, так как этот параметр является наиболее важным для обеспечения служебного назначения отвода. В статье рассмотрены 

вопросы влияния данного метода деформации на толщину стенки деформируемой заготовки. Приведены результаты измерения толщины стенок с использованием метода ультразвукового контроля (УЗК) с помощью толщиномера и штангенциркуля.

ABSTRACT

The process of pipe bending with rolling causes significant changes in the geometric dimensions of the workpiece. It is significant to control the thinning of the outer wall of the bend, because this parameter is the most important for ensuring the service purpose of the bend. The article considers the questions of this deformation method influence on the wall thickness of the deformed workpiece. The measuring results the of wall thickness using the ultrasonic method and calipers are presented.

Ключевые слова: гибка труб; раскатной инструмент; толщина стенки; измерение стенки методом УЗК.

Keywords: the flexible pipes; raskatny tool; wall thickness, measurement of the wall using the ultrasonic method.

Гибка труб – это одна из важнейших операций технологического процесса изготовления деталей трубопроводов, которая широко используется в различных отраслях промышленности, таких как автостроение, самолетостроение, нефтяная и газовая промышленность и другие [4].

Сущность технологии гибки труб с раскатыванием заключается в следующем. При вращении ɷ₂ раскатника (рис. 1 а), заведенного в трубу с достаточно большим натягом, в каждой точке кольцевой зоны раскатывания возникает знакопеременный изгиб (рис. 1 б), при котором изгибные напряжения кратковременно достигают предела текучести σ_т [1]. В результате, при приложении относительно небольшого изгибающего усилия ɷ₁ происходит гибка в перемещающейся кольцевой зоне раскатывания. Аналогично этому возможно воздействие на изгибаемую трубу вращающимся обкатником [5].

             а)                                                        6)

Рисунок 1. Гибка труб, раскатываемых с большими натягами

В процессе испытаний была использована труба диаметром 57 мм. Ее характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристика трубы

Наглядный вид трубы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Фотография образца трубы

Исследование толщины труб проводится с целью проверки соответствия размеров труб трубопровода заданным требованиям. Толщина стенок трубы составляет основной показатель ее прочности и надежности, поэтому оценка данного параметра является неотъемлемой частью эксплуатации трубопроводной системы [3].

Вызывает интерес возможность гибки этим методом тонкостенных труб малых диаметров. Для проверки такой возможности был изготовлен специальный станок, кинематическая схема которого представлена на рисунке 3 [2].

Рисунок 3. Устройство станка для холодной гибки труб методом раскатывания

Для оценки толщин стенок в различных сечениях изогнутой трубы предполагается использовать 2 метода [9]:

– ультразвуковой контроль с помощью толщиномера;

–непосредственное измерение толщины стенок с помощью штангенциркуля высокой точности [8].

Первый метод основан на измерении времени распространения звуковых волн в материале трубы. После обработки результатов исследования, толщины стенок трубы определяются с достаточной точностью для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводной системы [6].

Принцип действия ультразвукового толщиномера модели А1250 CORROSCAN показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема измерения толщиномера

Он заключается в измерении времени двойного прохода ультразвуковых колебаний через исследуемое изделие от одной поверхности до другой, полученные данные пересчитываются в значение толщины изделия. Перед тем как приступить к измерениям, поверхность изделия очищается от грязи и песка, если есть коррозия, то необходимо соскоблить рыхлую ржавчину и нанести больше смазки, чем в случае с гладкой поверхностью [7].

Измерения толщин стенок трубы диаметром 57 мм. были проведены в нескольких ее сечениях, по схеме, которая представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема замера толщин стенок в реально изогнутой трубе диаметра 57 мм.

Результаты измерений методом УЗК по выбранным сечениям представлены на рисунке 6.

Рисунок 6. График изменения толщины стенок, образца трубы диаметра 57 мм., в сечении А-А

Результаты измерений с помощью цифрового штангенциркуля ADA Mechanic 150 PRO А00380 по выбранным сечениям представлены на рисунке 7.

Рисунок 7. График изменения толщины стенок, образца трубы диаметра 57 мм., в сечении А-А

Сравнение результатов представлено на рисунке 8.

Рисунок 8. Показатели измерительных приборов

Таким образом, в ходе исследования был выполнен обзор различных методов оценки утонения. В качестве примера была взята определенная труба диаметром 57 мм. Выполнена оценка утонения такой трубы двумя различными методами. По экспериментальным данным были выявленными минимальные расхождения в точности. Таким образом целесообразно производить замеры методом УЗК во избежание разрушения целостности трубы.

Список литературы:

1. Пат. 818707 РФ. МКИ В 21 D 9/14. Способ гибки труб / С.Г. Лакирев, я. М. Хилькевич; № 2713945/25; опубл. 07.04.81; Бюл. № 13.
2. Пат.157963 РФ. МПК В 21 D 9/14. Установка для гибки мелкоразмерных труб с раскатыванием / Е.В. Халиулин, А.В. Козлов, М.В. Герасимов; №2014153158/02; опубл. 20.12.2015; Бюл. № 35.
3. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. – М.: Наука, 1976. – 608 с.
4. Козлов А. В., Бобылев А. В. Изучение тепловых явлений при гибке труб с раскатыванием. Рубцовск: Рубцовский технол. ин-т, 2000. С. 118-120.
5. Козлов А.В., Хилькевич Я.М. Оценка натягов и усилий при гибке труб с раскатыванием // Вестник ЮУрГУ. 2004. № 5 (34). С. 125-131.
6. Козлов, А. В. Технология и оборудование холодной гибки тонкостенных труб: монография / А. В. Козлов, А. В. Бобылев. -Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - 169 с.
7. Пригоровский, Н. И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: справочник / Пригоровский Н. И. – М.: Машиностроение, 1983. – 248 с.
8. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб, и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 2. – 496 с.
9. Chumanov I.V., Kozlov A.V., Matveeva M.A. Сhanges in pipe geometry during sequential creation of stresses on the inner surface under external thermomechanical effects. Ilya V. Chumanov, Alexander V. Kozlov, Maria M. Matveeva// Izvestiya Ferrous Metallurgy. – 2019. – Vol.62 – 816-821 p.