снятие грата что это

В сильных женских руках

При сварке трубы образуется грат — металл, застывающий в виде потеков на сварном соединении. Поскольку в расплавленном состоянии сталь обладает высоким поверхностным натяжением и низкой вязкостью, зачастую просто невозможно удалить ее излишки в процессе производства. Требуется операция по снятию грата. На ВМЗ потребность в гратосъемщиках появилась в начале 1990-х годов, когда в строй ввели линию по производству труб для магистральных газопроводов, сообщает группа завода ВКонтакте.

Грат — излишки металла, остающиеся на кромках изделия после обработки, сварки. В металлургии часто применяется словосочетание «усиление шва».

Сегодня пост управления гратосъемщика представляет собой два пульта, с помощью которых специалист осуществляет трубы на площадку и ее перемещение для дальнейшей обработки. Гратосниматели настраиваются также с помощью пультов. Сама машина для удаления грата — подвижная система: резец опускается и поднимается с помощью специальных механизмов. Две фрезы обрабатывают поверхность шва изнутри и снаружи.

Гратосниматель — устройство для удаления наружного и внутреннего грата сварной трубы. Состоит из регулировочной штанги и головки гратоснимателя с укрепленным на ней режущим инструментом. Грат снимается с обоих торцов трубы на 150–200 миллиметров. Правильно выполненная операция обеспечивает качество поверхности шва в соответствии с допусками по техническим условиям. При этом снятие грата свыше 200 миллиметров грозит отправкой трубы в брак.

20 гратосъемщиков работают в ТЭСЦ-4 ВМЗ. На других предприятиях ОМК представителей этой профессии нет. Все гратосъемщики ВМЗ работают на двух линиях четвертого трубоэлектросварочного цеха. Девять специалистов снимают грат с труб диаметром от 530 до 1020 миллиметров, еще 11 работают на новой линии, где диаметр достигает 1420 миллиметров. Интересно, что все 20 работников этой профессии — женщины. При этом работу гратосъемщика нельзя назвать легкой.

Помимо тонкостей технологического процесса, устройства и принципов работы станка гратосъемщик должен знать требования стандартов, которые предъявляются к качеству труб, сортамент продукции, а также основы слесарного дела. Работа довольно монотонная, но требующая при этом внимания. Особенно оно важно, когда грат удаляется с внутренней поверхности трубы, труднодоступной для инструмента и контроля качества.

В редких случаях, когда автоматика по каким-либо причинам не справляется с задачей, гратосъемщик управляет фрезой вручную. Для наглядности на направляющих режущей головки нанесены метки, подсказывающие работнику расстояние снятия грата. Гратосъемщики признаются, что на первых порах новичку непроизвольно хочется снять больше, но при этом боязнь «зарезать» трубу и перевести ее в брак заставляет перестраховываться. С опытом приходит чувство меры. 150 труб в среднем за смену обрабатывает пара гратосъемщиков.

Появление профессии гратосъемщика связано с использованием сварки. А эта технология начала зарождаться еще в древние века, когда человек научился обрабатывать металлы, в первую очередь цветные. Первым сварочном процессом принято считать сварку ковкой.

Открытие электричества повлекло за собой развитие технологий. В 1802 году русский ученый Василий Петров открыл электрическую дугу, а в 1881–1882 годах изобретатели Николай Бенардос и Николай Славянов разработали способ соединения металлических деталей с помощью электродуговой сварки.

С ужесточением требований к металлопродукции появилась необходимость более тщательно обрабатывать сварные швы. В этот момент и появилась профессия гратосъемщика.

Гратосниматели применяются не только в металлургии, но и, например, при обработке водопроводных труб. Гратосниматель или зенковка (режущий инструмент) нужны для подготовки внешней и внутренней поверхностей трубы перед монтажом. С их помощью удаляют заусенцы, зачищают края. В качестве режущего элемента зенковки применяют лезвия из быстрорежущей стали разной конструкции.

Иван Степанов, старший мастер участка экспандирования и испытаний труб ТЭСЦ-4 ВМЗ:
Согласно требованиям спецификации производства труб, снятие грата на концевых участках сварных швов является обязательной операцией. При этом в каждой спецификации этому виду работ посвящен целый раздел с четким обозначением требований по длине снятия грата и остатку усиления швов. Гратосъемщик при этом должен не только умело управлять сложнейшей техникой, но иметь навыки проведения визуально-измерительного контроля. А таким требованиям может соответствовать не каждая сотрудница. Для того чтобы без замечаний выполнять работу гратосъемщика, нужно быть внимательной, технически грамотной, иметь хорошую моторику рук и быстро реагировать на изменения.

Источник

Сварочный процесс: что такое грат, и как с ним бороться

Способы удаления потеков металла (грата) с труднодоступных поверхностей:

Рассмотрим каждый из них более подробно.

Механический способ: закатать или срезать?

Процесс закатки наплывов металла выглядит следующим образом. Сварную зону раскаляют до температуры + 600`C, чтобы она стала пластичной. По наплыву движется роликовая головка, раскатывающая (разглаживающая) грат по внутренней поверхности трубы. Такой способ называется «закатка», и важнейшим его недочетом является пониженная прочность сварочного шва.

Другим механическим методом является т. н. «срезание». Потеки металла снимаются специальным приспособлением (гратоснимателем), конструкция которого напоминает гратозакатывательную машинку, только с резцами. Этот способ также не лишен недостатков. В частности, режущая головка недостаточно плотно поджимается к поверхности шва, в результате чего результат не всегда получается качественным.

Метод сжигания избытка металла в струе кислорода

Оборудование для термического метода избавления от наплывов металла представляет собой штангу из двух труб – внутренней (через нее подается кислород) и наружной. На конце штанги располагается головка, с помощью которой сжигание грата протекает одновременно со сварочным процессом.

Для получения эффективного результата необходимо, чтобы скорость сваривания металла и сжигания наплывов были идентичны. Минусом метода является ускоренное изнашивание головки штанги, обусловленное налипанием капель расплавленного металла.

Электрическое и электрохимическое гратоудаление

Электролитическое удаление характеризуется крайне медленной скоростью сжигания, не более 20 см шва в одну минуту.

Профилактика образования грата

Металлические трубы с признаками грата считаются некачественными, область их применения существенно ограничена. Можно ли предотвратить образование потеков металла в процессе сварки?

Да, и профилактика этого явления заключается в использовании подложек с внутренней стороны трубы в месте сварки. Подложка предпочтительнее газового подпора, который повышает вероятность появления пористого, а значит, менее прочного сварного шва.

Источник

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:

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:

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.

Источник

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.

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.

Источник

Удаление наружного и внутреннего грата

Непосредственно за трубосварочной машиной устанавливают гратосниматели для удаления наружного и внутреннего грата в горячем состоянии с поверхности сварного шва трубы.

Наружный гратосниматель представляет собой станину, в которой установлены два суппорта с резцами, что позволяет производить смену резцов без остановки стана. Суппорты оборудованы приспособлениями для быстрого или медленного подведения резца к трубе. Устройством для медленного подведения пользуются при настройке процесса срезания грата, а устройством для быстрого подведения – в моменты остановки и пуска стана при стабильном режиме работы. Труба в гратоснимателе поддерживается роликом, что не позволяет ей прогибаться под резцами во время срезания грата. Для повышения стойкости в гратоснимателе применяют резцы с напайкой твердого сплава.

На крупных ТЭСА перед гратоснимателем или непосредственно на его станине устанавливают насекатель грата, который представляет собой диск (звездочку) с установленными по периметру режущими элементами. Диск прижимается к трубе в зоне сварного шва с помощью пружинного механизма. При движении трубы звездочка катится по наружному грату, делая на нем насечки, по которым грат ломается после срезания.

Удаление наружного грата на трубах всех типоразмеров в линии станов не представляет трудностей. Наличие в трубах внутреннего грата сужает область их применения. Многие потребители основным условием использования электросварных труб выдвигают полное или частичное удаление внутреннего грата. Эту операцию производят как в линии станов, так и на отдельных участках.

В тех случаях, когда потребители оговаривают допустимую величину остатка грата или его величину, применяют специальную технологию сварки, обеспечивающую эти требования.

На трубах диаметром выше 50 мм используют различные конструкции гратоснимателей – резцовые, с вращающимися резцами, кислородный. Удаление внутреннего грата производится при изготовлении труб диаметром более 50 мм в случаях, когда это специально предусмотрено ТУ. Резец внутреннего гратоснимателя устанавливают в зоне действия наружного гратоснимателя. Во всех случаях стружку от внутреннего грата из трубы удаляют при промывке после разрезки непрерывной трубы на мерные длины.

Трубы с внутренним гратом используют как конструкционные, однако практически не применяют для транспортировки жидкостей, защиты электропроводок и в других случаях. Во многих случаях электросварные трубы могут заменить бесшовные, (которые значительно дороже) при условии полного или частичного удаления внутреннего грата.

В последние годы проблеме удаления внутреннего грата в электросварных трубах уделяют большое внимание.

Современные способы удаления внутреннего грата

В связи с тем, что на ООО СК “СЗТЗ” производство сварных труб является непрерывным, то основным возможным способом производства труб со снятым внутренним гратом является его удаление резцом в потоке трубосварного стана. Поэтому более подробно остановимся на работе механических резцовых гратоснимателей.

Входящие в состав оборудования трубоэлектросварочных станов современные резцовые установки для удаления в трубах внутреннего грата объеденены в две схемы: консольные гратосниматели и гратосниматели в виде шпонки с опорой внутри трубы.

Консольные гратосниматели характерны простотой конструктивных решений, удачно выполнены с технологической точки зрения в том отношении, что колебания размеров обрабатываемых труб влияют на процесс резания грата в довольно малой степени.

Однако консольные гратосниматели обладают рядом существенных недостатков, связанных с их жёсткостью. Качество и точность обработки определяются в основном жёсткостью гратоснимателя, а жёсткость, как известно, зависит от ряда параметров, где при прочих равных условиях основным является длина плеча, на котором прикладывается сила. Таким образом, жёсткость консольного гратоснимателя определяется длиной оправки, которая, в свою очередь, диктуется конструктивными особенностями трубоэлектросварочных станов и при самых идеальных условиях равна 550-600 мм, что не позволет создать достаточно жёсткую конструкцию, особенно при малых диаметрах труб. Стремление увеличить жёсткость конструкции за счет сокращения длины консоли приводит к технологическому недостатку – необходимости производить снятие грата сразу же после сварки, при температуре порядка 1100 –1200 о С.При этом в результате активного термического влияния резко сокращается срок службы резцов.

К недостатком консольных гратоснимателей можно отнести также неподвижное в процессе резания положение режущего инструмента, что приводит при колебаниях внутренний размеров труб к врезанию резца в тело трубы или наоборот, к образованию зазора и, как следствие, к повышенному остатку внутреннего грата.

Конструкции гратоснимателей, разработанные по второй схеме, обладают в значительной степени большей жёсткостью, чем гратосниматели консольного типа.Характерным для таких конструкций является наличие верхних опорных роликов, ограничивающих врезание резца в тело трубы.Применение механизмов подъема и опускания резца позволяет автоматизировать процесс управления положением режущего инструмента и увеличивает стойкость резцов.

Гратосниматели, разработанные по второй схеме, создают предпосылки для удаления внутреннего грата с высокой точностью и в большей степени,чем консольные,отвечают требованиям технологического процесса удаления внутреннего грата.

Серьезный недостаток рассмотренных гратоснимателей заключается в том, что для резцовой головки, воспринимающей усилие резания, опорой служит трубная заготовка, жёсткость которой ограничивает пределы использования гратоснимателей, особенно при производстве тонкостенных труб. Кроме того, ухудшаются условия для транспортировки всевозможных инородных тел, попадающих внутрь трубы. Так непременным спутником производства электросварных труб является окалина и брызги расплавленного металла. При сварке труб в режиме оплавления брызки и всплески выделяются в значительных количествах, их скопление может привести к обрыву штанги гратоснимателя и к дополнительным остановам стана.

Гратосниматель для удаления внутреннего грата резцом, разработанный во ВНИИМЕТМАШе, представляет собой сборную штангу, которая нижней своей частью опирается на внутреннюю поверхность трубы роликом. Ось ролика закреплена в плунжере, который перемещается в корпусе и при срезании грата прижимает резец к внутренней поверхности трубы. Масло в рабочую плоскость цилиндра подается через систему отверстий в штанге гратоснимателя.При отключении гидравлики, пружины выдавливают масло из рабочего цилиндра и убирают нижний опорный ролик в корпус, в результате чего происходит опускание штанги.

Резец крепится к корпусу между двумя верхними опорными роликами.Ролики ограничивают глубину внедрения резца в металл трубы, благодаря чему внутренний грат удаляется с высокой точностью. Второй верхний опорный ролик снабжен звездочкой для насечки грата.Срезанный грат отводится от резца через направляющее окно и затем удаляется из трубы. Корпус жестко закреплен с ферритодержателем. Для уменьшения влияния штанги гратоснимателя на процесс нагрева кромок, ферритодержатель выполняется из немагнитной стали. В ферритодержателе имеется паз для ферритных колец, 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 формировочного 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 часа.Такой гратосниматель не снижает скорость сварки труб, прост и надежен.

Производство электросварных труб сопровождается наличием внутри них охлаждающих эмульсий,брызг,всплесков и окалины. Все это приводит к частному загрязнению и заклиниванию поворотных механизмов и, как следствие, к дополнительным остановкам трубоэлектросварочных станов. В результате эффективность использования этих гратоснимателей резко падает. В процессе формовки и сварки по различным технологическим причинам частно искажается форма труб. При этом весьма вероятна поломка установки для удаления внутреннего грата.

Восстановление сложных механизмов является дорогостоящей операцией. Кроме того, гратосниматели с вращающимся инструментом имеют дополнительные люфты, вследствие чего они не способны производить удаление грата с высокой точностью. Поэтому, несмотря на определённые преимущества, гратосниматели, обладающие резцами с удлинённой режущей кромкой, пока не нашли широкого применения в трубной промышленности.

В связи с явными экономическими преимуществами и в целях повышения качества готовой продукциии на ООО СК “СЗТЗ” предлагается на участке сварки ленты установить наряду с существующим гратоснимателем для снятия наружного грата, гратосниматель для снятия внутреннего грата.

Глубина резания контролируется следящим роликом и регулируется в процессе сварки трубы путем дистанционного перемещения зубчатой рейки.

Установка резцов по шву трубы производится путем поворота штанги.

Режущие кромки всех резцов должны лежать на одном уровне и по касательной к поверхности переднего опорного ролика.

При переходе на сварку трубы с меньшей толщиной стенки размер гратоснимателя по внутреннему диаметру трубы устанавливается путем дистанционного поворота эксцентричной втулки зубчатой рейкой.

При износе или поломке резцов достаточно отпустить винт и повернуть резцы.

Источник