ФГАОУ ВО «НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:
А. П. Коликов, докт. техн. наук, профессор кафедры обработки металлов давлением (ОМД), эл. почта: apkolikov@mail.ru

С. О. Ти, магистрант кафедры ОМД

ОАО «РосНИТИ», Челябинск, Россия:
Д. Ю. Звонарев, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, эл. почта: zvonarev@rosniti.ru

ФГАОУ ВО «Московский политехнический университет», Москва, Россия:
М. И. Туапек, канд. техн. наук, доцент

Обобщены результаты физического и математического моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) металла при пластическом формоизменении листовой заготовки и сварке труб большого диаметра (ТБД). Представлены результаты исследования напряжений (остаточных) и накопленных деформаций по всему технологическому циклу производства сварных ТБД. Показано, что на каждой операции технологического передела в результате упругопластического изгиба листа появляются остаточные напряжения, которые вызывают изменение геометрии формуемого профиля. Показано, что при доформовке шлицевой трубы и экспандировании-калибровании достигают снижения остаточных напряжений, накопленных при формовке трубного профиля на кромкогибочном прессе (КГП) и прессе шаговой формовки (ПШФ), что приводит к снижению неравномерности НДС, следовательно, к уменьшению овальности, выравниванию диаметра трубы по всей длине и получению ТБД по геометрическим размерам, отвечающим нормативным требованиям. Предложенные математические модели и алгоритмы расчета напряжений (остаточных) и деформаций позволяют оценить неравномерность распределения остаточных напряжений и деформаций по периметру и длине трубы и влияние НДС на геометрические показатели качества, расчетным путем определить геометрические размеры трубного профиля по всему технологическому переделу, при которых обеспечиваются нормативные требования по качеству труб большого диаметра.

1. Коликов А. П., Звонарев Д. Ю., Таупек М. И. Моделирование напряженно-деформированного состояния металла при пластическом формоизменении листовой заготовки по всему технологическому переделу и сварке труб большого диаметра. Сообщение 1 // Черные металлы. 2020. № 2. С. 33–40.
2. Осадчий В. Я., Коликов А. П. Производство и качество стальных труб. — М. : МГУПИ, 2012. — 370 с.
3. Звонарев Д. Ю. Совершенствование процессов подгибки кромок и шаговой формовки сварных труб большого диаметра для обеспечения высокой точности размеров и форм: дис. … канд. техн. наук. — Челябинск, 2015. — 166 с.
4. ТУ 14-158-157–2008. Трубы стальные электросварные прямошовные сероводородостойкие диаметром 530-1020 мм классов прочности К48–К52 (Х42SS–Х52SS) для газопроводов объектов ОАО «ГАЗПРОМ». — Введ. 2013-01–10.

5. Технологические инструкции ТИ 153-ТР. ТС-40-96. Редакция 3. Раздел 31 «Калибрование корпуса трубы». — Выкса : ОАО «ВМЗ», 2005. С. 9.
6. Коликов А. П., Романцев Б. А., Алещенко А. С. Обработка металлов давлением. Теория процессов трубного производства : учебник. — М. : Изд. дом НИТУ «МИСиС», 2019. — 502 с.
7. Seleznev V., Aleshin V. Computalion technology for safety and risk assessment of gas pipeline systems // Proceeding of the Asian Internationl Workshop on Advanced Reliability Modeling (AIWARM 2004). World Scientifi c Publishing Co. Pie. Ltd. — London. UK, 2004. P. 443–450.
8. Tsuru E., Asahi H. Collapse Pressure Prediction and Measuremtnt Methodology of UOE Pipe // International Journal of Offshore and Polar Engineering. 2004. Vol. 14. No. 1. P. 226–234.
9. Adeeb S., Zhou J., Horsley D. Investiigation the Effect of UOE Forming Process on the Buckling of Line Pipe Using Finite Element Modeling // Proc. of the Int. Pipeline Conference (IPC 2006) (September 25–29, 2006. Canada). Paper IPC2006-1075.
10. Сhandel J., Singh N. Formation of X-120M Line Pipe through J-C-O-E Technique // Engineering. 2011. Vol. 3. No. 4. P. 400–410.
11. Lifeng Fan, Ying Gao, Qiang Li, Hongshen Xu. Quality Control on Crimping of Large Diameter Welding Pipe // Chinese Journal of Мechanical Engineering. 2012. Vol. 25. No. 6. P. 1264–1274.
12. Katsumi M., Kenji O. Steel Products for Energy Industries // JFE Technical Report. 2013. Vol. 43. No. 18. P. 1–11.
13. Селезнев В. Е., Алешин В. В., Прялов С. И. Основы численного моделирования магистральных трубопроводов. — 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. В. Е. Селезнева. — М. : МАКС-Пресс, 2009. — 437 с.
14. Хлыбов О. С., Храмешин Д. В., Новокшонов Д. В., Максимов В. М. Математическое моделирование как инструмент разработки металлургических технологий и контроля качества продукции / В сб. «Развитие технологий производства стали, проката и труб на Выксунской производственной площадке». — М. : ООО «Металлургиздат», 2016. С. 25–72.
15. Shinkin V. N. Mathematical model of technological parameters’ calculation of flanging press and the formation criterion of corrugation defect of steel sheet’s edge // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. Р. 44–47.
16. Галкин В. В., Чебурков А. С., Пачурин Г. В. Оценка напряженно-деформированного состояния металла трубных заготовок, изготовленных пошаговой формовкой, методом математического моделирования // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. [Электронный ресурс] URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_21285484_52825753.pdf
17. Самусев С. В., Алещенко А. С., Фадеев В. А. Моделирование процесса непрерывной формовки сварных прямошовных труб на базе «Тренажера ТЭСА 10-50» // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 5. С. 378–384.
18. Чечулин Ю. Б, Боклаг Н. Ю., Песин Ю. В., Золотов А. В. Особенности нагружения технологического инструмента при предварительной формовке труб большого диаметра на прессах // Сталь. 2014. № 5. С. 68–70.
19. Shinkin V. N. Arithmetical method of calculation of power parameters of 2N-roller straightening machine under flattening of steel sheet // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. Р. 22–27.
20. Матвеев Ю. М., Иванцов В. Я., Грум-Гржимайло Н. А. Производство электросварных труб большого диаметра. — М. : Металлургия, 1968. — 192 с.
21. Эфрон Л. И. Металловедение в «большой» металлургии. Трубные стали. — М. : Металлургиздат, 2012. — 696 с.
22. Mechanical expander for JSC Chelyabinsk. Press Release of SMS Meer GmbH, SMS group. — August 2005, Germany. — 2 p.
23. Дерикс В., Гензер Б. Новые технологии экономичного и гибкого производства труб большого диаметра // Труды XIII Междунар. науч.-практ. конф. «Трубы-2005». Ч. I. — Челябинск : ОАО «РосНИТИ», 2005. С. 105–108.
24. Коликов А. П., Звонарев Д. Ю. Моделирование процесса экспандирования сварных труб большого диаметра // Сталь. 2017. № 3. С. 41–43.
25. N-GE-PLM-SPE-00-LINEPISP rev. 03. Спецификация на магистральные трубы по проекту расширения «Северного проекта» (NEXT). Введ. 22.11.2021.
26. ZV JCO: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660023 / Звонарев Д. Ю. № 2013617699 ; заявл. 27.08.2013 ; опубл. 2012.2013.