ФГБОУ ВО НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

М. А. Товмасян, преподаватель кафедры обработки металлов давлением, эл. почта: i-margarit@yandex.ru
С. В. Самусев, профессор кафедры обработки металлов давлением, докт. техн. наук

Проведены исследования по оценке влияния временных напряжений и деформаций, возникающих в процессе сборки и сварки, и остаточных после остывания металла на форму труб. В процессе остывания происходит укорочение сварного шва и околошовных участков, приводящее к искривлению их образующих, причем основное изменение отмечено на торцах труб. Для определения напряжений и деформаций в трубах проведены экспериментально-аналитические исследования и математическое моделирование на участке сборки и сварки. Представлены результаты измерений геометрии переднего и заднего торцов трубных заготовок и труб размерами 1420×25,8; 1420×21,6; 1420×18,7; 1420×15,7 мм класса прочности К60 и 813×39; 813×37,4 и 813×39 мм класса прочности К65 после шаговой формовки, сборки, сварки и экспандирования, а также величины кривизны указанных труб. Проведен расчет интенсивности напряжений по всему периметру труб размерами 813×39 и 1420×25,8 мм до и после сборки на сборочно-сварочном стане. Наибольшим отклонением по овальности и кривизне обладали трубы с соотношением диаметра к толщине стенки 90,4 класса прочности К60, наименьшим — 20,8 и 22,3 класса прочности К65. После сварки наружных швов вертикальный диаметр и величина кривизны увеличиваются, а после экспандирования — уменьшаются. Суммарное изменение овальности труб от остаточных сварочных деформаций составляет в среднем 0,5 % для труб диаметром 813 мм и 2 % для труб диаметром 1420 мм.

1. Tovmasyan M. A., Samusev S. V., Sazonov V. A. Study of the formation of large-diameter pipes with the use modern computer systems // Metallurgist. 2016. Vol. 60. No. 1–2. P. 179–185.
2. Матвеев М. Ю., Иванов В. Я., Грум-Гржимайло Н. А. Производство электросварных труб большого диаметра. — М. : Металлургия, 1968. — 192 с.
3. Самусев С. В., Жигулев Г. П., Скрипаленко М. М., Фадеев В. А. Исследование параметров шаговой формовки заготовки при производстве труб большого диаметра на линии ТЭСА 1420 // Черные металлы. 2017. № 9. С. 73–77.
4. Выдрин А. В., Залавин Я. Е. Деформационные и кинематические параметры вальцовой формовки // Вестник Южно-Уральского государственного университета. 2021. Т. 21. № 2. С. 51–57.
5. Oм H., Pandey S. Effect of heat input on dilution and heat affected zone in submerged arc welding process // Sadhana. 2013. Vol. 38. No. 6. P. 1369– 1391.
6. Величко А. А., Борцов А. Н., Шабалов И. П., Фронтов И. И., Уткин И. Ю. Взаимосвязь тепловых процессов с морфологией сварных соединений и перспективные виды сварки применительно к толстостенным электросварным трубам // Металлург. 2014. № 3. С. 72–77.
7. Муравьев В. И., Бахматов П. В., Плетнев Н. О., Дебеляк А. А. Влияние напряженного состояния на структуру и свойства при сварке конструкций из сталей и сплавов // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 4. С. 251–255. DOI: 10.17073/0368-0797-2016-4-251-255.
8. Окерблом Н. О. Сварочные деформации и напряжения. — СПб. : Машгиз, 1948. — 271 с.
9. Li-Feng Fan, Jia-Xin Yan, Ying Gao, Jian-Bin Yun. Research on deformation characteristics of JCOE forming in large diameter welding pipe // Advanced Manufacturing Technology. 2016. No. 10. P. 268–277.
10. Nóbrega J., Diniz D., Silva A. Numerical evaluation of temperature field and residual stresses in an API 5L X80 steel welded joint using the finite element method // Metals. 2016. Vol. 6, Iss. 28. DOI: 10.3390/met6020028.
11. Неровный В. М. Теория сварочных процессов : учебник для вузов. — 2-е изд. — М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 702 с.
12. Soul F., Hamdy N. Numerical simulation of residual stress and strain behavior after temperature modification. — USA : Welding Processes, 2012. — 452 p.
13. Матвеев М. Ю., Ружинский М. Б., Ромашов А. А. и др. Технология производства электросварных труб. — М. : Металлургия, 1967. — 164 с.
14. ГОСТ 26877–2008. Металлопродукция. Методы измерения отклонений формы. — Введ. 01.01.2013. — М. : Издательство стандартов, 2013.
15. Самусев С. В., Скрипаленко М. М., Фадеев В. А. Методика настройки роликовых балок сборочно-сварочного стана линии ТЭСА 1420 для производства сварных труб большого диаметра // Производство проката. 2017. № 4. С. 26–30.
16. Товмасян М. А., Самусев С. В. Анализ влияния неравномерного распределения механических свойств листового проката на форму трубной заготовки после формовки при производстве труб большого диаметра // Металлы. 2020. № 3. С. 95–103.
17. Товмасян М. А., Самусев С. В. Экспериментальное исследование изменения овальности труб большого диаметра с учетом влияния сварочных деформаций // Черные металлы. 2019. № 9. С. 43–49.
18. ГОСТ 10704–91. Трубы стальные электросварные прямошовные. — Введ. 01.01.1999. — М. : Издательство стандартов, 1991.
19. ГОСТ 20295–85. Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. — Введ. 01.01.1987. — М. : Издательство стандартов, 1985.