Что такое грат на трубе?
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Что такое грат на трубе?

Оборудование для удаления грата сварных труб

При сварке давлением происходит вытеснение избытков металла в грат на наружной и внутренней поверхности. Наличие грата ограничивает область применения электросварных труб, поэтому его удаление является одной из важных технологических операций.

Грат с наружной поверхности, как уже отмечалось, удаляется резцами, расположенными после сварочной клети. Более трудную задачу представляет удаление внутреннего грата из-за отсутствия контроля и технических трудностей размещения режущего инструмента.

Рис. 1. Гратосниматель конструкции АО “внииметмаш” для удаления внутреннего грата резцом в поточной линии ТЭСА

На рис. 1 приведена конструкция гратоснимателя для удаления внутреннего грата резцом, разработанного во ВНИИметмаше. Гратосниматель опирается на внутреннюю поверхность трубы роликом 7. Ось ролика закреплена в плунжере 2, который перемещайся в корпусе 3 и при срезании грата прижимает резец к внутренней поверхности трубы. Масло в рабочую полость цилиндра подайся через систему отверстий 4 в штанге гратоснимателя. При отключении гидравлики, пружины 5 выдавливают масло из рабочего Цилиндра и убирают нижний опорный ролик в корпус, в результате чего происходит опускание штанги. Резец 6 крепится к корпусу между верхними опорными роликами 7 и 8. Ролики ограничивают глубину внедрения резца в металл трубы, благодаря чему внутренний грат удаляется с высокой точностью. Ролик 8 снабжен звездочкой 9 для насечки грата.

Срезанный грат отводится от резца через направляющее окно 10 и затем удаляется из трубы. Корпус 3 жестко закреплен с ферритодержателем 11. Для уменьшения влияния штанги гратоснимателя на процесс нагрева кромок, ферритодержатель выполняется из немагнитной стали. В ферритодержателе имеется паз для ферритных колец 12, 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 формовочного 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 ч. Для смены резца стан останавливают, в трубе автогенным резаком вырезают окно и заменяют изношенный резец. На смену резца затрачивают 5-6 мин. Вес всего оборудования составляет 150 кг. Такой гратосниматель не снижает скорость сварки труб, прост и надежен в эксплуатации, для его обслуживания не требуется дополнительного персонала.

Удаление внутреннего грата резцом осуществляется не только в линии трубоэлектросварочных станов, но и на специально разработанном для этой цели оборудовании.

Производительность установок для удаления внутреннего грата вне потока станов составляет 250 – 300 м/ч, в то время как производительность современных трубоэлектросварочных станов 3000 – 4000 м/ч. Поэтому для обработки труб, сваренных на одном стане, необходимо иметь 10 установок для снятия внутреннего грата. Установки для удаления грата вне линии стана занимают много места, для их обслуживания необходим дополнительный персонал. Вес оборудования установок составляет 20 – 30 т.

Кислородный гратосниматель (рис. 2) предназначен для сжигания внутреннего грата в процессе сварки труб и устанавливается в потоке трубоэлектросварочных станов, состоит из штанги U головки 2, сменных сопел 3 и прижимного механизма. Штанга гратоснимателя представляет собой две трубки, расположенные одна в другой. По внутренней трубке 4 подают кислород, по трубке циркулирует вода, охлаждающая штангу и головку гратоснимателя. Головка выполнена в виде вилки из двух нержавеющих трубок, на концах которых имеются штуцеры для крепления сменных сопел. Зазор рис. 2. кислородный гратосниматель между соплами и внутренней стенкой трубы обеспечивается роликовым упором 6.

Рис. 2. кислородный гратосниматель

В нижней части штанги расположен прижимной механизм, состоящий из пластинчатой пружины 7, рычага 8 и роликовой опоры 9.

Во избежание перегрева прижимное устройство выносится из зоны сварки в сторону формовочного стана на расстояние 100 — 150 мм от оси сварочных валков. Струя кислорода, подаваемого из двух сопел, направлена навстречу движению трубной заготовки под углом 60°. Сопла гратоснимателя находятся на расстоянии 80 – 100 мм от очага сварки, где температура составляет 1300 – 1400 °С. Под действием струи кислорода и высокой температуры грат сгорает. Для обеспечения равномерного сжигания необходимо, чтобы скорость сгорания грата соответствовала скорости сварки трубы. При недостатке кислорода происходит неполное сгорание грата, а при его избытке – окисление сжигаемого металла, что нарушает процесс горения. Недостатком этой установки является то, что капли металла, образующиеся в процессе сварки, даже при обильном охлаждении налипают на штангу, вследствие чего головку заклинивает и она часто выходит из строя. Это усложняет процесс производства труб и не обеспечивает стабильное удаление внутреннего грата.

Удаление внутреннего грата электроэрозионным способом осуществляется вне линии стана на специальных установках. Сущность этого способа основана на том, что между двумя электродами, подключенными к источнику питания, возникает мощный электрический разряд, в результате чего металл в виде мелких частиц выбрасывается с поверхности электродов. В месте выброса металлов образуется лунка, размеры которой зависят от степени развития дугового процесса, мощности и частоты импульсов. Процесс происходит в жидкой среде: масле, керосине, воде, жидком стекле. Среда выбирается в зависимости от мощности разряда и источника питания.

Установка для удаления внутреннего грата электроэрозионным способом характеризуется малой производительностью, нестабильностью процесса и высоким износом инструмента.

Для удаления внутреннею грата существует также электролитический способ. Внутрь трубы под давлением 1-2 МПа подается раствор поваренной соли и вводится стержень – катод. Труба является вторым электродом – анодом. Между трубой и стержнем пропускается электрический ток, при этом происходит растворение внутреннего грата. Процесс электролитического удаления грата нетехнологичен и характеризуется малой скоростью (0,15 – 0,2 м/мин).

Способы удаления грата путем деформирования. Одним из таких способов является закатка внутреннего грата.

Рис. 3. Роликовая головка для закатки внутреннего грата

Закатка производится в линии трубоэлектросварочных станов роликовой головкой (рис. 3). Головка представляет собой массивный корпус 7, в котором жестко закреплены верхний закатывающий ролик 2 и два нижних опорных ролика 3. Корпус соединен штифтом 4 с тягой 5, которая, в свою очередь, при помощи стойки неподвижно закреплена на станине рабочей клети формовочного стана. Закатку грата производят верхним рабочим роликом, нижние ролики являются опорными и катятся по внутренней поверхности трубы. Перед эксплуатацией ролики головки выставляются по шаблону с таким расчетом, чтобы расстояние между нижними опорными и верхним раскатывающим роликом равнялось внутреннему диаметру трубы с плюсовым допуском. Корпус раскатывающей головки располагается внутри трубы так, чтобы ось рабочего ролика находилась в одной плоскости с осями роликов гладильной клети.

Раскатка производится при температуре шва 500 – 600 °С. В этом интервале температур грат обладает еще достаточной пластичностью. Раскатка грата при более высоких температурах вблизи зоны сварки приводит к налипанию капель расплавленного металла на ролики, вследствие чего происходит их заклинивание. При установке гратозакатывающей головки на значительном расстоянии от зоны сварки при более низких температурах остывший грат вдавливается в сварной шов, что приводит к образованию микротрещин.

В связи с большими нагрузками и высокой температурой создаются тяжелые условия работы подшипников рабочих и опорных роликов. Продолжительность их работы составляет 40 – 60 мин, а при раскатке грата в трубах, к качеству которых предъявляют повышенные требования, не более 20 – 30 мин. Помимо низкой стойкости не обеспечивается качественная обработка труб: грат закатывается неравномерно, высота остатка грата превышает 0,5 мм и изменяется по длине трубы. Кроме того, труба с закатанным гратом отличается пониженной прочностью сварного соединения и источником повышенной коррозии.

Читать еще:  Как врезать полотенцесушитель в систему отопления?

Другой разновидностью гратозакатывающего устройства является вибрационная установка.

Внутренний грат забивается бочкообразным бойком, совершающим колебательное движение. Вибрационное устройство устанавливают на станине формовочного стана таким образом, чтобы боек располагался за осью шовсжимающих роликов на расстоянии 50 – 60 мм. В этой зоне грат имеет температуру 1300 – 1350 °С, при которой обладает высокой пластичностью. Под ударами бойка грат пластически деформируется заподлицо с внутренней поверхностью обрабатываемой трубы.

Вибрационная установка по сравнению с установкой для закатки грата роликом, имеет более сложную конструкцию и менее равномерно закатывает грат. Кроме того, вибрационная установка требует тщательной настройки, сложна в эксплуатации и не обеспечивает равномерной деформации внутреннего грата по длине трубы.

Предотвращение образования внутреннего грата в процессе производства труб. Изыскание способов производства высококачественных электросварных труб без внутреннего грата не ограничивалось исследованием возможностей установок для удаления и деформирования внутреннего грата. Ряд работ был направлен по пути создания технологии производства электросварных труб без внутреннего грата.

Существует несколько способов производства труб без внутреннего грата. Конструкция устройства (рис. 4), предотвращающего разование внутреннего грата с помощью подкладки, состоит из ственно подкладки 1, закрепленной во вкладыше 2, который под действием набора пластинчатых пружин 3 перемещается в пазу корпуса 4 и прижимает подкладку к трубе в месте формообразования шва. Корпус жестко соединен со штангой 5, которая закреплена на одной из станин рабочей клети формовочного стана. Штанга может перемещаться в горизонтальном, вертикальном и радиальном направлениях.

Рис. 4. Устройство для предотвращения образования грата с помощью подкладки

Внутри штанги проходят каналы, по которым подается вода для охлаждения подкладки, корпуса и пружин.

Данное устройство предотвращает выдавливание грата внутрь трубы во время сварки.

Рис. 5. Сопло для газового подпора

Для предотвращения внутреннего грата в трубах, сваренных в среде инертных газов, применяют газовый подпор, при котором в зоне сварки под сварочной ванночкой создается давление инертного газа, препятствующее провисанию жидкого металла, т. е. предотвращающее образование внутреннего грата. В качестве инертного газа используется аргон. Газовый подпор создается соплом, установленным внутри трубы (5).

Сопло 1 (из меди или латуни) приваривается к газоподводящей трубе 2 с продольной регулировкой для установки его на различном расстоянии от электродов. Для создания эффективного газового подпора утечка газа должна быть минимальной. К недостаткам метода газового подпора относятся: образование внутренней пористости и строчечности шва, неустойчивость процесса и дополнительный расход аргона.

Что такое грат, способы его удаления и предотвращение образования в процессе сварки

В результате сварки металла образуется грат, который представляет собой расплавленный материал, застывающий в виде потеков. Поскольку металл обладает в жидком состоянии высоким поверхностным натяжением при одновременно низкой вязкости, зачастую просто невозможно удалить его излишки с помощью струи вспомогательных газов. Особенно часто грат образуется при разрезании лазером нержавеющей стали, обладающей высокой температурой плавления.

Удаление грата с наружной поверхности при сварке труб не представляет особой сложности и производится с помощью резаков, которые располагаются позади сварочной клети. Для удаления грата с внутренней поверхности труб, которая является более труднодоступной для обрабатывающего инструмента и, одновременно, затрудненным контролем качества процедуры, изобретено множество способов, отличающихся друг от друга эффективностью, стоимостью и технологией.

Механические способы: закатка и срезание грата

Закатка грата

Этот процесс происходит с помощью роликовой головки, перемещающейся по наплыву и разглаживающей его. Схема устройства довольно простая. На стойке, прикрепленной к станине гладильной клети формовочного станка, закрепляется тяга. Тяга соединяется таким образом, чтобы была возможность исключить ее смещения. К тяге посредством штифтового соединения монтируется корпус головки, оснащаемой двумя опорными и одним раскатывающим роликом.

Раскатка производится при нагревании сварной шовной зоны приблизительно до +600 °С. Такая температура дает возможность сохранить пластичность грата, избегая прилипания его частиц к роликам. Если температура будет ниже +500 °С, грат не будет растягиваться по внутренней поверхности трубы, а начнет вдавливаться в нее, нарушая структуру металла и вызывая в итоге микротрещины, что в свою очередь снижает прочность и повышает риск возникновения аварийной ситуации в процессе эксплуатации трубы.

Недостатками данного метода являются:

• пониженная прочность шва;
• неравномерность устранения грата и изменение толщины трубы;
• ускоренный износ подшипников роликов, как результат воздействия высоких температур.

Существует еще одна разновидность механизма, работающего по принципу, сходному с гратозакатывающим. Такие установки относятся к вибрационным и осуществляют своеобразное заклепывание грата. Под воздействием бока и при нагревании до температуры 1300 – 1350 °С, ролики не только раскатывают, но и расплющивают грат. Стоимость такого оборудования выше из-за большей конструкционной сложности, нежели в случае применения гратозакатывающих устройств первого типа. Вибрационные установки менее точные, требуют длительного и тщательного настраивания.

Удаление грата срезанием

Гратосниматели, оснащенные головкой с резцами нашли более широкое использование в промышленности. Конструкция их в большинстве случаев сходна с описанной выше гратозакатывательной машиной. Головка с резцами закрепляется в неподвижной стойке через тягу. У этих устройств основным недостатком является недостаточная степень поджатия резца к поверхности. Разные компании выходят из этой ситуации с помощью различных усовершенствований. Так, к примеру, гратосниматель Crownprince оснащается соплами, по которым в нижнюю часть подается воздух, обеспечивающий создание воздушной прослойки между корпусом головки и поверхностью трубы. За счет давления воздуха происходит увеличение нажима резцовой головки на грат.

Unated States Steel (американская компания) предлагает подвижную систему опускания и подъема резца с использованием для этой целигидравлического цилиндра, осуществляющего перемещение роликовой тележки, и рычажного механизма, соединяющего тележку с резцовой головкой посредством шарнира.

Термический метод удаления грата

Существуют модели гратоснимателей, использующие для удаления наплывов метод сжигания металла в струе кислорода. Штанга таких гратоснимателей состоит из двух труб: внутренней, служащей для подачи кислорода, и наружной. Между двумя трубками осуществляется подача воды, которая необходима для охлаждения штанги. Штанга заканчивается головкой, оснащенной штуцерами со сменными соплами и прижимным механизмом, состоящим из роликового упора, пружины пластинчатого типа и рычага. Роликовый упор обеспечивает необходимую величину зазора между поверхностью и соплами.

Сжигание грата происходит одновременно со сваркой. Для полноценного сгорания грата нужно, чтобы скорость процесса сгорания была такой же, как и скорость сваривания металла. Если подача кислорода уменьшается, грат сгорает не полностью. Это является одним из недостатков термического удаления грата. Другой, не менее существенный недостаток — налипание капель расплавленного металла на головку, что вызывает быстрое ее изнашивание.

Электрический и электрохимический способы гратоудаления

При пропускании электрического разряда между двумя электродами, расположенными по обе стороны грата, происходит его расплавление. Сам процесс электрокоррозии протекает в жидких средах, выбор которых зависит от того, насколько мощный заряд необходим. Весьма малопродуктивный метод, характеризующийся большим износом инструмента и низкой стабильностью.

Электролитический способ осуществляется при подаче под давлением приблизительно в 1,5 МПа раствора NaCl. Труба играет роль анода, а вводимый в зону грата стержень — катода. Растворение грата происходит при подаче электрического тока. Скорость растворения весьма низкая и таким образом можно обрабатывать в минуту швы длиной не более чем 0,2 м.

Как избежать образование грата?

Лучший метод избавления от грата – предотвращение его образования в ходе сварки. Для этого применяются подложки, которая с внутренней стороны трубы прижимается с помощью штанги и пружин в том месте, где происходит сваривание. Как вариант подложки может быть применен также газовый подпор с использованием инертного газа (аргона), подающегося через сопла газопроводящей трубки, находящейся внутри свариваемой трубы. Однако в этом случае есть вероятность возникновения пористости шва и других его дефектов, чего не наблюдается при использовании подложки.

Читать еще:  Как сделать врезку в полипропиленовую трубу?

Cнятие внутреннего кольцевого грата после стыковой сварки множественных стыков на большой протяженности трубопровода.

Спocoб cнятия грата c внутренних пoверхнocтей cварных швoв трубoпроводов и поршень-гратоcниматель

Авторы: Фазлетдинов Кадурий Абдрахимович, Муcабиров Альфред Абдулхаирович, Макcимов Евгений Алекcандрович, Струговец Сергей Анатольевич, Каримов Равиль Ракипович, Фазлетдинов Азамат Кадуриевич

Споcоб cнятия грата c внутренних поверхностей сварных швов трубопроводов и поршень-гратосниматель относятся к способам и устройствам для снятия преимущественно кольцевого грата и решает задачу расширения возможностей при одновременном обеспечении повышения производительности. Поставленная задача решается способом механического срезания, отличающимся тем, что срезание грата осуществляют кольцевым режущим инструментом со всей поверхности кольцевого шва одновременно, режущий инструмент перемещают внутри трубопровода, перемещение режущего инструмента производят под давлением воздуха или жидкости. Поставленная задача решается также поршнем-гратоснимателем, содержащим корпус с режущими головками и опорными катками, отличающимся тем, поршень выполнен в виде двух секций – головной и хвостовой, соединенных между собой с возможностью поворота относительно друг друга в трех измерениях, хвостовая секция содержит полый корпус с установленными на нем блоками из чистящих и опорных дисков, разделенных распорными элементами, головная секция состоит из корпуса, на котором установлены режущие головки, выполненные в виде пирамидальных прошивок с внешней режущей поверхностью, закрепленных между двумя дисковыми опорами, непосредственно к корпусу с передней стороны примыкают опорные катки и буфер, выступающий за пределы опоры катков. Поршень отличается тем, что поверхность прошивок выполнена с режущими кромками, направленными в сторону вершины пирамиды в виде серпантины, количество секций прошивок две, а прошивки в дисках установлены со сдвигом относительно прошивок другого диска. 3 ил.

При производстве электросварных труб их серьезным недостатком является наличие внутреннего грата, достигающего 3-5 мм по высоте, который затрудняет дальнейший передел, снижает эксплуатационные качества труб и ограничивает область их применения.

Известны способы удаления внутреннего грата при контактной стыковой сварке труб, реализованные в устройствах, описанных в [1, 2], заключающиеся в том, что внутренний грат удаляют механически срезанием специальным устройством, перемещающимся поперек трубы по линии вдоль шва и приводимым в движение установкой для стыковой сварки труб, т.е. находящимся в конструктивной связи со сварочным оборудованием.

Известно устройство для снятия внутреннего грата на трубах после сварки, описанное в [1], содержащее корпус с торцевым фланцем на одной стороне для крепления, вращающуюся с помощью привода на подшипниках качения планшайбу с режущими головками, снабженными держателями, режущим инструментом и опорными катками, механизм радиальной подачи режущего инструмента, механизм зажима трубы, гидравлическую систему питания и управления.

Привод радиальной подачи режущего инструмента осуществляется гидроцилиндром, управляемым механическим золотником, взаимодействующим своим роликом с упором, смонтированным на корпусе режущей головки. Устройство консольно крепится на обойме машины электроконтактной сварки труб.

Главным недостатком устройства для снятия внутреннего грата на трубах после сварки является узкая область его применения. Из-за консольного варианта его выполнения оно наиболее эффективно может быть использовано в стационарных полевых установках для сварки трехтрубных секций трубопроводов, работающих по челночной технологической схеме.

В передвижном комплексе Север-1 для электроконтактной сварки отдельных труб и трехтрубных секций диаметром 1420 мм в непрерывную нитку трубопровода внутритрубное оборудование оснащено спереди полой штангой с кабелем, питающим трансформатор мощностью 800 кВтА.

Вторым недостатком устройства является постоянная радиальная подача режущего инструмента на один оборот вращения планшайбы. В известном устройстве для снятия внутреннего грата она практически прямо пропорциональна времени взаимодействия ролика золотника с упором.

Форма и величина усиления электроконтактного сварного шва зависят от технологических параметров сварки и толщины свариваемых стенок труб. При этом ширина усиления возрастает по мере приближения к внутренней поверхности труб. В этой связи одинаковая радиальная подача режущего инструмента на оборот вращения планшайбы увеличивает время съема грата и нерационально нагружает привод вращения планшайбы устройства для снятия внутреннего грата на трубах после сварки.

Известно также устройство для снятия внутреннего грата на трубах после сварки [2], принятое за прототип, содержащее корпус с торцевым фланцем на одной стороне для крепления, вращающуюся с помощью привода на подшипниках качения планшайбу с режущими головками, снабженными держателями, режущим инструментом и опорными катками, механизм радиальной подачи режущего инструмента, механизм зажима трубы и гидравлическую систему питания и управления, согласно изобретению корпус выполнен из трех соединенных между собой частей и снабжен торцевым фланцем с другой стороны, средняя часть корпуса выполнена сварной с кольцевой и осевой полостями, планшайба с режущими головками, снабженными держателями, режущими инструментами и опорными катками установлена на средней части корпуса, механизм радиальной подачи режущего инструмента выполнен в виде размещенного внутри осевой полости средней части корпуса гидроцилиндра, жестко соединенной с корпусом гидроцилиндра и размещенной между подшипниками качения на средней части корпуса кольцевой втулки с наружной конусной поверхностью, и взаимодействующих с ней конических роликов и пружин возврата, установленных в ползунах, перемещающихся в направляющих втулках, смонтированных в планшайбе, и несущих режущие головки, при этом шток упомянутого гидроцилиндра закреплен на средней части корпуса, а корпус гидроцилиндра установлен с возможностью осевого перемещения, кроме того, режущий инструмент подпружинен относительно держателя.

Такое конструктивное выполнение устройства позволит монтировать его как консольно в стационарных полевых установках, так и в средней части, например в комплексе “Север-1”.

Недостатками описанного способа и устройств, реализующих этот способ, являются ограниченные возможности, а также его сложность и высокая энергоемкость.

Описанные гратосниматели:

  • работают в комплекте со сварочным оборудованием, что исключает их автономную работу, и, как следствие, ограничивают возможности применения;
  • предназначены для труб строго одного диаметра, что ограничивает возможности их использования;
  • имеют сложную и громоздкую конструкцию, что сказывается на их стоимости, а также на возможностях использования;
  • конструктивное выполнение гратоснимателей предусматривает движение резцов, снимающих грат – по кольцевой линии, что обусловливает низкую скорость очитки и, как следствие, ограничивает скорость сварки, а это существенный недостаток для производства труб;
  • имеют ограниченные возможности ввиду отсутствия возможности очистки длинных линий трубопроводов, содержащих множественные стыки труб.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является расширение возможностей способа снятия грата при одновременном обеспечении повышения производительности.

Поставленная задача решается способом снятия внутреннего грата с внутренних поверхностей сварных швов трубопроводов механическим срезанием, отличающимся тем, что срезание грата осуществляют кольцевым режущим инструментом со всей поверхности кольцевого шва одновременно, режущий инструмент перемещают вдоль трубопровода, перемещение режущего инструмента производят под давлением воздуха, инертного газа или жидкости.

Поставленная задача решается также поршнем-гратоснимателем, содержащим корпус с режущими головками и опорными катками, отличающимся тем, поршень выполнен в виде двух секций – головной и хвостовой, соединенных между собой с возможностью поворота относительно друг друга в трех измерениях, например, за счет шаровой шарнирной муфты, хвостовая секция содержит полый корпус с установленными на нем блоками из чистящих и опорных дисков, разделенных распорными элементами, головная секция состоит из корпуса, на котором установлены режущие головки, выполненные в виде пирамидальных прошивок с внешней режущей поверхностью, закрепленных между дисковыми опорами, непосредственно к корпусу с передней стороны примыкают опорные катки и буфер, выступающий за пределы опоры катков.

Поршень отличается также тем, что поверхность прошивок выполнена с режущими кромками, направленными в сторону вершины пирамиды.

Поршень отличается также тем, что количество секций прошивок две, а прошивки в дисках установлены со сдвигом относительно прошивок другого диска.

Читать еще:  Труба для теплого водяного пола какая лучше?

Способ снятия внутреннего грата на трубах после сварки механическим срезанием кольцевым режущим инструментом позволяет применять простое и дешевое оборудование для большой номенклатуры диаметров труб, на больших участках трубопровода с множеством стыков осуществлять снятие грата с большой скоростью.

На фиг.1 представлен заявляемый поршень-гратосниматель, на фиг.2 – секция прошивок, на фиг.3 – конструкция прошивок.

Поршень-гратосниматель содержит полый корпус 1 с установленными на нем блоками из чистящих 2 и опорных 3 дисков, разделенных распорными элементами 4, корпус в хвостовой части секции заглушен, корпус головной части 5, на котором установлены прошивки 6, выполненные в виде прямоугольных пирамидальных элементов с внешней серпантинной режущей поверхностью, поверхность выполнена с заострениями, направленными в сторону вершины пирамиды, количество секций прошивок равно двум, прошивки 6 закреплены между дисковыми опорами 7 и корпусом 5, диски стянуты стяжкой 8, непосредственно к корпусу с передней стороны примыкают шесть опорных катков 9, например из полиуретана, закрепленных на цилиндрической опоре 10, охватывающей буфер 11, выступающий за пределы опоры 10 катков 9, оба корпуса 1 и 5 соединены шарнирной муфтой 12, устройство оснащено обоймой магнитов 13 для захвата стружки, снимаемой прошивками в процессе прохождения по трубопроводу.

Прошивки 6 выполнены из высокопрочного материала, например из стали ХВГ, XГ, 9XC, X12М.

Очистку внутренних поверхностей трубопроводов осуществляют следующим образом.

Запасовку поршня-гратоснимателя в трубопровод начинают с головной части – корпуса гратоснимателя 5, имеющего шесть катков 9, сидящих на цилиндрической подшипниковой опоре 10, что позволяет легко вкатывать поршень-гратосниматель в трубопровод.

Далее производят запасовку хвостовой части поршня, при этом опорный диск 3, имеющий диаметр, несколько меньший диаметра трубопровода, проходит в трубу свободно, а чистящий диск 2 деформируется, обеспечивая плотное прилегание к стенкам.

Помещенный в очищаемый трубопровод поршень-гратосниматель двигается по трубопроводу вместе с потоком перекачиваемого продукта за счет разности давлений перед – и за поршнем, т.е. создается перепад давлений 0,04-0,05 мП. При этом опорные катки 9 обеспечивают движение по трубе устройства, снятие грата осуществляется двумя рядами прошивок 6, которые режущими кромками соприкасаются с поверхностью сварных швов трубопровода, срезая грат. Снятие грата осуществляется одновременно со всей поверхности кольцевого шва за счет кольцевого выполнения режущего инструмента – секций прошивок.

Выполнение прошивок в виде пирамидальных прямоугольников с серпантинной режущей кромкой обеспечивает интенсивное срезание грата, удаление его из зоны обработки осуществляется за счет магнитов 13.

За счет выполнения прошивок в два ряда со сдвигом обеспечивается высокая степень снятия грата.

Предложенное решение позволяет расширить возможности применения способа и устройства для снятия внутреннего грата на трубах после сварки за счет автономности оборудования.

Движение осуществляется за счет давления воздуха или жидкости на хвостовой поршень, что обеспечивает его использование в трубопроводах неограниченной длины. Это обстоятельство расширяет возможности применения способа и устройства.

Заявляемый способ и устройство просты в реализации, не требуют дополнительных источников энергии для прохождения поршня и проведения очистки от грата, обеспечивая прохождение по трубе со скоростью 25-30 м/сек, что значительно, в степенной зависимости, превышает скорости очистки вышеописанных устройств и иных известных аналогов.

Заявляемый способ и устройство универсальны с точки зрения использования в трубопроводах разного назначения, разных диаметров – от 500 до 1420 мм.

Заявляемое устройство эффективно и обеспечивает надежную работу в трубопроводах разной конфигурации за счет шарнирного соединения двух частей.

Источники информации
1. Патент США 4084484, кл. 90-24, 1978.04.18.
2. Патент РФ 2257989, МПК 7 В23К 37/08, 2005.08.10.

Гратосниматель для труб. Чистота и аккуратность соединений

Для соединения элементов трубопровода используется диффузионная или стыковая сварка, после которой на внутренних и наружных стенках трубы остаётся грат – наплывы материала, застывшего после необходимого для соединения нагрева торцов труб. Удаление такого грата производится при помощи гратоснимателей различных конструкций.

Почему грат необходимо удалять?

Различают наружный и внутренний грат, который, в свою очередь, образуется на металлических и полиэтиленовых трубах. Наружный грат негативно влияет на эстетику соединения и усложняет его противокоррозионное покрытие (особенно для стальных горячекатаных труб, имеющих повышенную шероховатость поверхности).

С внутренним гратом ситуация более сложная. Он не только создаёт ненужную турбулентность потока и ухудшает скорость перемещения прокачиваемой среды, что вынуждает увеличивать мощность насосных установок. Для медных труб, в частности, откалывающиеся частицы металла могут вызвать повреждение тонкостенных трубопроводов в местах изгибов. При подаче жидкости самотёком именно на участках гратообразования чаще всего происходит засор трубопровода. Наконец, в системах очистной канализации скапливающиеся фрагменты мусора вызывают интенсивное размножение болезнетворных бактерий.

Обычная прочистка трубопроводов зачастую не даёт должного эффекта: прилагая сравнительно небольшие усилия, грат трудно удалить полностью, а при чрезмерном нагружении внутренних стенок трубопроводов они могут треснуть (для полиэтиленовых труб) или изогнуться (для медных труб). Альтернативой является механическое удаление грата, для чего разработано и применяется несколько видов технологической оснастки. Лидерами в конструировании и производстве гратоснимателей считаются фирмы Advance Welding и Caldervale Technology (Великобритания), REMS, WIDOS GmbH и Rothenberger (Германия), Nowatech (Польша).

Наружные гратосниматели

Такие приспособления считаются разновидностью вспомогательного сварочного оборудования. Типичное устройство наружного гратоснимателя для труб включает в себя:

  1. Раму, насаживаемую на наружную поверхность трубы.
  2. Трёхрезцовую головку с твердосплавными ножами, каждый из которых наклонён к образующей под углом не более угла трения (13º).
  3. Привод перемещения; он может быть ручным, механическим (от электродвигателя) и пневматическим.
  4. Опционно – датчики усилия, при помощи которых автоматически устанавливается момент, когда резцы вместо грата начинают срезать основной материал трубы.

Зачистку грата целесообразнее производить непосредственно после сварки, когда пластичность материала и сопротивление срезу минимальны. Поэтому наружный гратоочиститель монтируется на смежном участке трубы ещё до начала стыковой сварки. После окончания процесса соединения производится настройка режущей головки, и начинается её спиральное перемещение вдоль образующей наружного диаметра трубы. Поскольку прочность сварного шва составляет не более 80…85% от исходной прочности металла, то именно на такую нагрузку и настраивается приспособление. Наличие твердосплавных ножей, выполняемых из материала типа ВК3 или ВК6, обеспечивает гладкий и качественный срез грата.

Для достижения лучшего результата гратосниматель повторно пропускают через стык, но уже с противоположного направления. При зачистке грата в полевых условиях чаще используют пневмопривод, а в стационарных – электропривод. Гратоочистители для труб, рассчитанные на наружный диаметр менее 100 мм, обычно управляются вручную (то же касается и приспособлений, рассчитанных на работу с полиэтиленовыми трубами).

Внутренние гратосниматели

Их конструкция более сложная, она учитывает и визуальную невидимость процесса очистки, и возможность тепловой деформации сечения трубы после сварки.

В комплект внутреннего гратоснимателя входят:

  1. Резцовая головка с твердосплавными ножами роликового типа;
  2. Центрирующий узел, который исключает отклонение головки от оси трубы;
  3. Фиксатор штанг-удлинителей, число которых может достигать трёх-четырёх (в зависимости от длины обрабатываемого участка трубопровода).
  4. Поворотной ручки (для ручных гратоснимателей).
  5. Штока механизма перемещения гратоочистителя вдоль оси трубы (при механизированном съёме грата).
  6. Датчика усилия среза грата.

При пластическом дорновании излишек пластика гратосниматель продавливается в заданном направлении, отделяя при этом грат от внутренней поверхности трубы. Для очистки труб от стружки обычно используется поток сжатого воздуха от компрессора.

Главной проблемой качественного съёма внутреннего грата является сохранение оси сваренной трубы. Эту функцию выполняет центратор, представляющий собой либо поршень, при помощи которого выполняется калибровка очищенного участка, либо направляющий барабан, к которому прикрепляются роликовые ножи. Настройка центратора выполняется соответственно исходному диаметру трубы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector