Помощь студентам в учебе
Разработка технологических режимов для производства электросварных экспандируемых двухшовных труб большого диаметра в условиях ТЭСЦ «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ»
|
АННОТАЦИЯ 2
Введение 4
1. Основные промышленные способы получения труб большого диаметра 5
2. Основные технологические этапы производства труб большого диаметра
на площадке ЧТПЗ 11
2.1. Технология производства ТБД на площадке ТЭСЦ «Высота 239» 11
2.2. Технология производства ТБД на площадке ТЭСЦ №6 17
3. Классификация основных дефектов 22
3.1. Причины образования дефектов 23
4. Описание предложенной технологической цепочки производства
двухшовной трубы в условиях ТЭСЦ «Высота 239» 27
4.1. Способ №1 27
4.2. Способ №2 30
5. Разработка расчетных моделей с использованием программного
обеспечения MSC.Software 31
5.1. Имитационная модель процесса шаговой формовки 35
6. Разработка технологических режимов с использованием конечно-элементных расчетов 43
6.1. Шаговая формовка способ №1 45
6.2. Шаговая формовка способ №2 56
7. Оценка полученных результатов 58
8. Экономические показатели 65
Заключение 67
Библиографический список
Введение 4
1. Основные промышленные способы получения труб большого диаметра 5
2. Основные технологические этапы производства труб большого диаметра
на площадке ЧТПЗ 11
2.1. Технология производства ТБД на площадке ТЭСЦ «Высота 239» 11
2.2. Технология производства ТБД на площадке ТЭСЦ №6 17
3. Классификация основных дефектов 22
3.1. Причины образования дефектов 23
4. Описание предложенной технологической цепочки производства
двухшовной трубы в условиях ТЭСЦ «Высота 239» 27
4.1. Способ №1 27
4.2. Способ №2 30
5. Разработка расчетных моделей с использованием программного
обеспечения MSC.Software 31
5.1. Имитационная модель процесса шаговой формовки 35
6. Разработка технологических режимов с использованием конечно-элементных расчетов 43
6.1. Шаговая формовка способ №1 45
6.2. Шаговая формовка способ №2 56
7. Оценка полученных результатов 58
8. Экономические показатели 65
Заключение 67
Библиографический список
Газовая промышленность, являясь одной из основных образующих отраслей РФ, представляет собой огромную динамично развивающуюся структуру. Постоянно развиваются направления транспортировки и распределения газа и нефти. В настоящий момент транспортировка газа от месторождений до конечного потребителя включает в себя около 200 тыс. км магистральных газопроводов. По трубопроводам транспортируется 100 % добываемого газа, 95 % нефти и около 50 % производимой продукции нефтепереработки. Более 1/3 газопроводов служит свыше 20 лет; 27 % уже выработало нормативный ресурс, а 2,5 % эксплуатируется свыше 40 лет [1].
В условиях экономической нестабильности в промышленной отрасли вопрос экономии материальных средств, сырья и т.д., а также сокращение расходного коэффициента металла, оптимизации и гибкости производства, является важной составляющей для металлургических компаний. Поэтому данная выпускная квалификационная работа направлена на разработку нового способа получения двухшовных труб большого диаметра, что экономически выгоднее для определенных сортаментов, а также увеличивает гибкость и производительность производства.
Для разработки новых методов производства труб необходимо изучить, исследовать основные способы производства труб, технологические схемы. Произвести анализ возможных дефектов в процессах формоизменения, а также выделить основные формообразующие операции:
- подгибка кромок;
- формовка;
- сборочно-сварочный процесс;
- сварочный процесс;
- экспандирование.
Все основные операций технологической цепочки изготовления электросварных прямошовных ТБД на трубоэлектросварочных агрегатах связаны с необходимостью упруго-пластической деформации в холодном состоянии листового проката, трубных заготовок, труб. Используя методы современного инженерного анализа (CAE - Computer Aids Engineering), которые основаны на методе конечных - элементов, можно производить точный анализ и оценку технологических этапов получения труб большого диаметра. Данные CAE- системы инженерного анализа позволяют не только выполнить качественное моделирование систем различной физической природы, но и исследовать отклик этих систем на внешние воздействия.
В условиях экономической нестабильности в промышленной отрасли вопрос экономии материальных средств, сырья и т.д., а также сокращение расходного коэффициента металла, оптимизации и гибкости производства, является важной составляющей для металлургических компаний. Поэтому данная выпускная квалификационная работа направлена на разработку нового способа получения двухшовных труб большого диаметра, что экономически выгоднее для определенных сортаментов, а также увеличивает гибкость и производительность производства.
Для разработки новых методов производства труб необходимо изучить, исследовать основные способы производства труб, технологические схемы. Произвести анализ возможных дефектов в процессах формоизменения, а также выделить основные формообразующие операции:
- подгибка кромок;
- формовка;
- сборочно-сварочный процесс;
- сварочный процесс;
- экспандирование.
Все основные операций технологической цепочки изготовления электросварных прямошовных ТБД на трубоэлектросварочных агрегатах связаны с необходимостью упруго-пластической деформации в холодном состоянии листового проката, трубных заготовок, труб. Используя методы современного инженерного анализа (CAE - Computer Aids Engineering), которые основаны на методе конечных - элементов, можно производить точный анализ и оценку технологических этапов получения труб большого диаметра. Данные CAE- системы инженерного анализа позволяют не только выполнить качественное моделирование систем различной физической природы, но и исследовать отклик этих систем на внешние воздействия.
Газовая промышленность, являясь одной из основных образующих отраслей РФ, представляет собой огромную динамично развивающуюся структуру. Постоянно развиваются направления транспортировки и распределения газа и нефти. В настоящий момент транспортировка газа от месторождений до конечного потребителя включает в себя около 200 тыс. км магистральных газопроводов.
Современное металлургическое предприятие состоит из множества как вспомогательных, так и основных цехов, которые требуют постоянных материальных вложений. В условиях экономической нестабильности в промышленной отрасли вопросы экономии материальных средств, сырья и т.д., а также сокращение расходного коэффициента металла, оптимизации и гибкости производства, являются важными составляющими для металлургических компаний. В данной выпускной квалификационной работе было разработано два новых технологических способа получения двухшовных труб большого диаметра на существующем оборудовании (не требует материальных вложений), принеся экономический эффект при производстве труб большого диаметра определенного сортамента, а также увеличила гибкость и производительность производства.
Для реализации поставленной цели, которая заключалась в разработке нового технологического метода производства труб, были исследованные основные способы производства труб и технологические схемы. Проведен анализ возможных дефектов в процессах формоизменения, а также выделены основные формообразующие операции:
- подгибка кромок;
- формовка;
- сборочно-сварочный процесс;
- сварочный процесс;
- экспандирование.
Используя методы современного инженерного анализа (CAE - Computer
Aids Engineering), которые основаны на методе конечных - элементов, был
67
производен точный анализ и оценка технологических этапов получения труб большого диаметра. При помощи CAE-системы инженерного анализа, произведена оценка новых технологических способов получения двухшовных труб большого диаметра, а также подобраны оптимальные режимы формоизменения.
В ВКР были разработаны два новых технологических способа получения двухшовных труб большого диаметра. Способ №1 применим для производства стальных сварных «двухшовных» труб большого диаметра. Он включает использование двух идентичных стальных листов, первые продольные кромки которых, посредствам сварки технологическим швом образуют единый широкий лист. По схеме JCOE получают цилиндрическую заготовку. Способ №2 заключается во взаимодействии ТЭСЦ № 6 и цеха «Высота 239». На площадке цеха «Высота 239» производят фрезеровку кромок двух листов и последующие формообразующие операции (подгибку и шаговую формовку) на прессе шаговой формовки. После кромкогибочного пресса и пресса шаговой формовки получают полуцилиндрические заготовки требуемого размера. Разработанные способы были исследованы по средствам CAE-систем, по результатам которых, были выбраны оптимальные технологические режимы формоизменения. Для способа №1 рекомендуемым является схема с величиной шага формовки 187 мм и дополнительным шагом доформовки формовочным ножом (рисунок 31). При использовании данной схемы, напряжения в зоне сварного соединения не превышают допустимых значений предела прочности, а прямолинейный участок находится в удовлетворительном диапазоне значений. Для способа №2 был разработан шаблон, на котором указаны рекомендуемые значения. По данному шаблону после каждого шага формовки необходимо провести замер и оценку соответствия. При несовпадении реальных и рекомендуемых значений, необходимо скорректировать величину хода пуансона.
В процессе выполнения ВКР была разработана имитационная модель процесса формовки трубных заготовок. Данная модель подходит для производства двухшовных труб способом №2 (формовка полуцилиндра). Это обусловлено нестандартностью производства, а также необходимость получения достаточно точной геометрии заготовки. Имитационная модель позволит за короткий промежуток времени, при варьировании определяющих параметров, получить необходимый параметр отклика, что упростит работу по выбору технологических режимов формовки (ход пуансона).
Предложенные новые методы производства двухшовных труб (формовка листа из двух половин и формовка полуцилиндра) подтвердили свою работоспособность, на практике (производство опытной партии) доказали возможность существования.
Сходимость результатов проведенных расчетов и реального производства составил более 93% для формовки двухшовной трубы. При формовке полуцилиндра процент сходимости результатов составил 95%. Разработанные математические модели производства трубных заготовок на основных формообразующих операциях, имеют высокую сходимость и могут использоваться при расчете новых типоразмеров. Также, проводя математическое моделирование, используя разработанные математические модели в специализированной программном комплексе MSC Software, можно без рисков и без финансовых потерь компании проводить оценку новых технологических режимов, различных методов производства.
Таким образом, разработанные новые технологические способы производства двухшовных труб большого диаметра увеличили производительность и гибкость производства, а также оказали положительную экономическую эффективность за счет более низких затрат на листовую заготовку.
Современное металлургическое предприятие состоит из множества как вспомогательных, так и основных цехов, которые требуют постоянных материальных вложений. В условиях экономической нестабильности в промышленной отрасли вопросы экономии материальных средств, сырья и т.д., а также сокращение расходного коэффициента металла, оптимизации и гибкости производства, являются важными составляющими для металлургических компаний. В данной выпускной квалификационной работе было разработано два новых технологических способа получения двухшовных труб большого диаметра на существующем оборудовании (не требует материальных вложений), принеся экономический эффект при производстве труб большого диаметра определенного сортамента, а также увеличила гибкость и производительность производства.
Для реализации поставленной цели, которая заключалась в разработке нового технологического метода производства труб, были исследованные основные способы производства труб и технологические схемы. Проведен анализ возможных дефектов в процессах формоизменения, а также выделены основные формообразующие операции:
- подгибка кромок;
- формовка;
- сборочно-сварочный процесс;
- сварочный процесс;
- экспандирование.
Используя методы современного инженерного анализа (CAE - Computer
Aids Engineering), которые основаны на методе конечных - элементов, был
67
производен точный анализ и оценка технологических этапов получения труб большого диаметра. При помощи CAE-системы инженерного анализа, произведена оценка новых технологических способов получения двухшовных труб большого диаметра, а также подобраны оптимальные режимы формоизменения.
В ВКР были разработаны два новых технологических способа получения двухшовных труб большого диаметра. Способ №1 применим для производства стальных сварных «двухшовных» труб большого диаметра. Он включает использование двух идентичных стальных листов, первые продольные кромки которых, посредствам сварки технологическим швом образуют единый широкий лист. По схеме JCOE получают цилиндрическую заготовку. Способ №2 заключается во взаимодействии ТЭСЦ № 6 и цеха «Высота 239». На площадке цеха «Высота 239» производят фрезеровку кромок двух листов и последующие формообразующие операции (подгибку и шаговую формовку) на прессе шаговой формовки. После кромкогибочного пресса и пресса шаговой формовки получают полуцилиндрические заготовки требуемого размера. Разработанные способы были исследованы по средствам CAE-систем, по результатам которых, были выбраны оптимальные технологические режимы формоизменения. Для способа №1 рекомендуемым является схема с величиной шага формовки 187 мм и дополнительным шагом доформовки формовочным ножом (рисунок 31). При использовании данной схемы, напряжения в зоне сварного соединения не превышают допустимых значений предела прочности, а прямолинейный участок находится в удовлетворительном диапазоне значений. Для способа №2 был разработан шаблон, на котором указаны рекомендуемые значения. По данному шаблону после каждого шага формовки необходимо провести замер и оценку соответствия. При несовпадении реальных и рекомендуемых значений, необходимо скорректировать величину хода пуансона.
В процессе выполнения ВКР была разработана имитационная модель процесса формовки трубных заготовок. Данная модель подходит для производства двухшовных труб способом №2 (формовка полуцилиндра). Это обусловлено нестандартностью производства, а также необходимость получения достаточно точной геометрии заготовки. Имитационная модель позволит за короткий промежуток времени, при варьировании определяющих параметров, получить необходимый параметр отклика, что упростит работу по выбору технологических режимов формовки (ход пуансона).
Предложенные новые методы производства двухшовных труб (формовка листа из двух половин и формовка полуцилиндра) подтвердили свою работоспособность, на практике (производство опытной партии) доказали возможность существования.
Сходимость результатов проведенных расчетов и реального производства составил более 93% для формовки двухшовной трубы. При формовке полуцилиндра процент сходимости результатов составил 95%. Разработанные математические модели производства трубных заготовок на основных формообразующих операциях, имеют высокую сходимость и могут использоваться при расчете новых типоразмеров. Также, проводя математическое моделирование, используя разработанные математические модели в специализированной программном комплексе MSC Software, можно без рисков и без финансовых потерь компании проводить оценку новых технологических режимов, различных методов производства.
Таким образом, разработанные новые технологические способы производства двухшовных труб большого диаметра увеличили производительность и гибкость производства, а также оказали положительную экономическую эффективность за счет более низких затрат на листовую заготовку.
