Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВЕННОЙ СБОРКИ В ТРАССУ ЭЛЕМЕНТОВ ОСОБОТОНКОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА АВИАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА'

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВЕННОЙ СБОРКИ В ТРАССУ ЭЛЕМЕНТОВ ОСОБОТОНКОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА АВИАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
74
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СБОРКА / ТРУБОПРОВОД / КАЛИБРОВКА / ОСОБОТОНКОСТЕННЫЕ ТРУБЫ / СВАРКА ВСТЫК

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Егоров С.В., Сафонов С.В.

Представлены результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке способов и оборудования, обеспечивающих подготовку элементов особотонкостенного трубопровода к их сборке в трассу. Созданы экспериментальная установка и рабочая оснастка для калибровки кольцевых стыков тонкостенных труб методами «раздача» или «обжатие» многосекторным инструментом, обеспечивающая отклонение наружного диаметра конца труб под автоматическую сварку кольцевых стыков не более ±0,15 мм от номинального размера. Экспериментально проверена теоретическая зависимость по определению критического давления обжатия, при котором стенка трубы теряет устойчивость и образуется гофр. Разработанное оборудование применялось при создании опытных образцов труб из титановых сплавов и коррозионностойких сталей с последующим натурным моделированием процессов сборки трубопровода. Сборка калиброванных труб проводилась при помощи автоматической аргонодуговой электросварки с предварительной фиксацией центрирующими хомутами и прихваткой. При оценке качества сварных стыков было установлено, что сварные кольцевые швы всех опытных образцов соответствуют требованиям нормативной технической документации. Поиск скрытых дефектов сварных соединений проводился с использованием акустико-эмиссионной системы и ультразвукового дефектоскопа. Проведенные испытания внутренним статическим и пульсирующим давлением показали высокую прочность и долговечность сварных стыков

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Егоров С.В., Сафонов С.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT OF PROCESSES AND DETERMINATION OF PARAMETERS OF QUALITY ASSEMBLY IN THE ROUTE OF ELEMENTS OF EXTRA-THIN-WALLED CONDUIT OF AVIATION TRANSPORT

We present the results of research and experimental design work on the development of methods and equipment that ensure the preparation of elements of an extra-thin-walled conduit for their assembly into a route. We created an experimental setup and working equipment for calibrating the circumferential joints of thin-walled pipes using the methods of "expansion" or "compression" with a multi-sector tool, providing a deviation of the outer diameter of the pipe end for automatic welding of circumferential joints of no more than ±0,15 mm from the nominal size. We experimentally verified the theoretical dependence to determine the critical compression pressure at which the pipe wall loses stability and a corrugation is formed. The developed equipment was used to create prototypes of pipes from titanium alloys and corrosion-resistant steels, followed by full-scale modeling of pipeline assembly processes. We assembled the calibrated pipes by means of an automatic argon-arc welding with pre-fixation centering clamps and pre-welding. When assessing the quality of welded joints, we found that the welded circumferential seams of all prototypes comply with the requirements of regulatory technical documentation. We carried out the search for latent defects of welded joints using acoustic emission system and ultrasonic flaw detector. The tests carried out by internal static and pulsating pressure showed high strength and durability of welded joints

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВЕННОЙ СБОРКИ В ТРАССУ ЭЛЕМЕНТОВ ОСОБОТОНКОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА АВИАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА»

Машиностроение и машиноведение

DOI 10.36622^Ти.2023.19.1.017 УДК621.7.01

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВЕННОЙ СБОРКИ В ТРАССУ ЭЛЕМЕНТОВ ОСОБОТОНКОСТЕННОГО ТРУБОПРОВОДА

АВИАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА

С.В. Егоров, С.В. Сафонов Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия

Аннотация: представлены результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке способов и оборудования, обеспечивающих подготовку элементов особотонкостенного трубопровода к их сборке в трассу. Созданы экспериментальная установка и рабочая оснастка для калибровки кольцевых стыков тонкостенных труб методами «раздача» или «обжатие» многосекторным инструментом, обеспечивающая отклонение наружного диаметра конца труб под автоматическую сварку кольцевых стыков не более ±0,15 мм от номинального размера. Экспериментально проверена теоретическая зависимость по определению критического давления обжатия, при котором стенка трубы теряет устойчивость и образуется гофр. Разработанное оборудование применялось при создании опытных образцов труб из титановых сплавов и коррозионностойких сталей с последующим натурным моделированием процессов сборки трубопровода. Сборка калиброванных труб проводилась при помощи автоматической аргонодуговой электросварки с предварительной фиксацией центрирующими хомутами и прихваткой. При оценке качества сварных стыков было установлено, что сварные кольцевые швы всех опытных образцов соответствуют требованиям нормативной технической документации. Поиск скрытых дефектов сварных соединений проводился с использованием акустико-эмиссионной системы и ультразвукового дефектоскопа. Проведенные испытания внутренним статическим и пульсирующим давлением показали высокую прочность и долговечность сварных стыков

Ключевые слова: сборка, трубопровод, калибровка, особотонкостенные трубы, сварка встык Введение

В конструкции современной авиационной техники имеются жидкостные и газовые системы различного назначения. Трубопроводы таких систем изготавливаются из коррозионно-стойких сталей, титановых и алюминиевых сплавов. Различные элементы трубопроводов (трубы, патрубки, тройники, угольники и др.) соединяют друг с другом встык автоматической сваркой[1, 2].

Необходимость калибровки концов элементов трубопровода под автоматическую сварку кольцевых стыков вызвана рядом причин. Во-первых, тубы, изготовленные по ГОСТ, имеют отклонение от номинального наружного диаметра до ±2%, при этом отклонения наружного диаметра конца труб под автоматическую сварку кольцевых стыков не должны превышать ±0,15 мм от номинального размера [3]. Во-вторых, импортные унифицированные элементы трубопровода (сильфоны, переходники, облегченные фланцы), заложенные в конструкцию тонкостенных трубопроводов авиационного транспорта, имеют дюймовые размеры

© Егоров С.В., Сафонов С.В., 2023

наружного диаметра, а титановые и нержавеющие трубы отечественного производства - метрические. Для устранения возникшего несоответствия требуется произвести раздачу или обжатие концов труб отечественного производства [3-7].

Описание оборудования и способов калибровки

При разработке процессов и определении параметров качественной сборки в трассу элементов особотонкостенного трубопровода авиационного транспорта применялась экспериментальная установка, изображенная на рис. 1. Основные технические характеристики установки для калибровки тонкостенных труб приведены в таблице.

Установка для калибровки позволяет выполнять калибровку кольцевых концов тонкостенных труб из титановых сплавов и коррози-онностойких сталей обжатием или раздачей. Основным рабочим механизмом является гидравлическая калибрующая головка, изображенная на рис. 2, укомплектованная специальной оснасткой (рис. 3), выполненой в виде упругих многосекторных втулок из материала 30ХГСН2А с твёрдостью 40-45 ЖСэ.

Калибровка многосекторными матрицами (40-60 секторов) и пуансонами (20-60 секторов) с шириной паза 1,0—1,2мм позволяет избежать огранки на калибруемых участках [8].

Рис. 1. Установка для калибровки тонкостенных труб: 1 - гидравлическая калибрующая головка; 2 - пульт управления; 3 - гидравлическая насосная станция; 4 - рама

Основные характеристики установки для калибровки тонкостенных труб

Наименование параметра Ед. изм. Значение

Рабочее давление в гидросистеме МПа 4,0

Максимальное давление в гидросистеме МПа 6,3

Максимальный ход штока поршня:

- при раздаче - при обжатии мм 60 40

Наружный диаметр калибруемых труб мм 25-160

Длина калибруемого участка трубы мм 10-85

Толщина стенки калибруемой трубы мм 0,8-2,0

Максимальная величина деформации: - при раздаче - при обжатии % от диаметра трубы 6,25 5

Представленная установка позволяет реализовать подготовку к сборке в трассу унифицированных элементов особотонкостенного трубопровода тремя способами [9]:

- «обжатие» - применяется для калибровки тонкостенной трубы, стыкуемой с приварным импортным унифицированным элементом, имеющим заведомо меньший размер наружного диаметра (рис. 4а);

- «раздача» - применяется для калибровки тонкостенной трубы, стыкуемой с приварным импортным унифицированным элементом, имеющим заведомо больший размер наружного диаметра (рис. 4б);

Рис. 2. Гидравлическая калибрующая головка: - деталь; 2 - пуансон; 3 - матрица; 4 - обжимная втулка; 5 - концевой выключатель; 6 - кольцо-фиксатор; 7,8 - силовые цилиндры; 9 - кольцо-фиксатор; 10 - поршень цилиндра привода пуансона; 11 - шток цилиндра привода пуансона; А - поршневая полость

привода матрицы; Б - штоковая полость привода пуансона; В - поршневая полость привода пуансона; Г - штоковая полость привода матрицы

Рис. 3. Рабочая оснастка устройства для калибровки: а, б - маточный пуансон и быстросъемные пуансоны для

калибровки труб раздачей; в, г - маточная матрица и быстросъемные матрицы для калибровки труб обжатием

- «обжатие-раздача» - применяется для калибровки тонкостенных труб, имеющих свободные размеры. Сущность данного способа заключается в последовательной калибровке обжатием с последующей раздачей, когда конец тонкостенного трубопроводного элемента первоначально обжимают до размера Ио = (рн- 1) ± 0,3 мм, с последующей раздачей до размера йн ± 0,1 мм (здесь Вн- номинальный наружный диаметр). Обжатие с последующей раздачей до номинального размера диаметра осуществляют с целью проведения операции калибровки в условиях высокой продольной устойчивости стенки калибруемого элемента.

1

б)

Рис. 4. Цилиндрические тонкостенные образцы из титанового сплава ВТ1-0 после калибровки обжатием (а) и раздачей (б)

В случае если стыкуемые кромки обоих элементов трубопровода имеют овальность и/или значительное отклонение между их наружными диаметрами 5 = — И2, неустранимое за счет калибровки только кромки одного элемента, то для выполнения качественной сборки рекомендуется калибровать стыкуемые под автоматическую сварку кромки обоих элементов трубопровода. При этом способ калибровки «раздачей» или «обжатием» выбирается для каждого элемента отдельно.

Если стыкуемые кромки тонкостенной трубы и приварного элемента имеют свободные размеры и при этом после автоматической сварки имеется доступ для многосекторного пуансона к кольцевому шву и околошовной зоне, применяют способ, включающий поочередную калибровку обжимом для получения равных наружных диаметров D тонкостенной трубы и приварного элемента. Производят сборку тонкостенной трубы с приварным элементом сваркой кольцевого шва. Осуществляют совместную раздачу кольцевого шва и сваренных кольцевых кромок до достижения значения среднего диаметра сварного узла в месте раздачи величины Ир = Ин + (0,2 ^ 0,4 мм). Получение поочередной калибровкой обжимом равных наружных диаметров кольцевых кромок тонкостенной трубы и приварного элемента сварного узла трубопровода перед их сборкой позволяет кольцевого сварного шва с минимальными габаритами, в том числе и с ограниченной высотой проплава, что позволяет значительно повысить ресурс сварного соединения. Последующая совместная раздача кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок полностью восстанавливает начальный

зазор между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью сварного узла трубопровода при последующей обработке сварных швов и способствует повышению их качества.

Следует учитывать, что при калибровке обжатием существует вероятность потери устойчивости стенки трубы и образования гофра [10]. На потерю устойчивости влияют такие факторы, как конструкция обжимного инструмента, диаметр, толщина стенки и свойства материала трубной заготовки, а также создаваемое при калибровке давление обжатия. Критическое давление при котором стенка трубы теряет устойчивость, можно определить по выражению:

Г 1 _ Ек1а(1,234а+0,775) , .

_ Я(1,571а+1,645) , ( )

где Е^ - касательный модуль упрочнения материала трубы; t -толщина стенки трубы; R -наружный радиус трубы; а - половина центрального угла сектора обжимного инструмента.

Величина центрального угла 2а сектора обжимного инструмента определяется по выражению:

2а = (2)

где h - ширина сектора обжимного инструмента.

Значение касательного модуля упрочнения

„ ЙОи

Е^ = -— определяется из кривой упрочнения

аеи

материала тонкостенной трубы. Зависимость кривой упрочнения ои = ^еи) определяется экспериментально. Так, например, по результатам экспериментальных исследований были получены следующие аппроксимирующие функции [11]:

- для титанового сплава ВТ1-0:

ои = 1046,6 • еГ872; (3)

- для титанового сплава ПТ7-М:

ои = 4976 • е°,2586; (4)

- для стали AISI 304:

ои = 1209,7 • е°,262, (5)

где еи - интенсивность деформации при калибровке обжатием:

*. = К1-э

(6)

где Ь - радиальное смещение свариваемых кромок труб при калибровке.

Изготовление опытных образцов

При проведении испытаний по определению энергосиловых параметров калибровки и оценке качества сборки в трассу элементов особотонкостенного трубопровода были изготовлены опытные цилиндрические образцы из титановых сплавов ОТ4, ВТ1-0, ПТ-7М и кор-розионностойких сталей 12Х18Н10Т, АК1 321. Опытные образцы изготавливались из листов толщиной 0,8 и 1,0 мм. Номинальные диаметры D цилиндрических образцов были равны 42, 80 и 100 мм. Диаметры D\ калиброванных участков под кольцевую сварку составили 42, 76,2 и 101,6 мм соответственно. Цилиндрические образцы с диаметром D = 42 мм изготавливались длиной /=100 мм. Цилиндрические образцы с диаметром D = 80 и 100 мм изготавливались длиной /=150 мм. При изготовлении цилиндрических образцов для испытаний использовались технология и режимы получения труб из листа, автоматической аргонодуговой электросварки (ААрДЭС) продольных стыков, полного отжига продольных швов после ААрДЭС, подготовки кромок (калибровки) под ААрДЭС кольцевых стыков.

ААрДЭС кольцевых поворотных и неповоротных стыков тонкостенных труб осуществлялась неплавящимся электродом без присадки с предварительной прихваткой кромок. Прихватка кромок проводилась ААрДЭС.

Сборка калиброванных труб перед сваркой производилась в приспособлениях с фиксацией свариваемых элементов, с применением центрирующих хомутов с продольными вырезами под прихватку (рис. 5). При этом максимальный зазор в стыках не превышал 0,1 мм.

Прихватку выполняли с шагом от 15 до 25 мм с применением центрирующих хомутов и торцевых заглушек, а также штанг с разжимными цангами для защиты поверхности с внутренней стороны. Сварку и прихватку труб производили постоянным током прямой полярности.

Начало и окончание сварки осуществляли в зоне, удаленной от пересечения кольцевого и

продольного шва не менее чем на 20 - 30 мм. Режимы ААрДЭС кольцевых стыков тонкостенных труб из отечественных и импортных титановых сплавов и нержавеющих сталей выбирались с учетом обеспечения статической и динамической прочности стыковых швов [1214].

Рис. 5. Порядок сборки элементов трубопровода: а - элемент трубопровода после калибровки раздачей; б - элемент трубопровода после калибровки обжатием; в - центрирование и прихватка при помощи хомутов с продольными вырезами; г - сварка

Результаты исследований

При оценке качества сварных труб и выявления дефектов сварки применялись следующие виды контроля:

- внешний осмотр на отсутствие трещин, подрезов, цветов побежалости, прожогов и других дефектов - дважды - после сварки и после испытаний на герметичность с помощью лупы 6-8-кратного увеличения [3];

- определение размеров швов при помощи шаблонов и измерительных инструментов;

- рентгеновское просвечивание после сварки и правки для выявления газовых пор, трещин, непроваров и других дефектов по ГОСТ 7512;

- металлографический контроль - для определения внутренних дефектов при разрезке соединений;

- механические испытания сварных образцов труб по ГОСТ 1497;

- испытания на герметичность и прочность по ГОСТ 3845.

В результате проведенного внешнего осмотра и рентгеновского просвечивания установлено, что сварные швы всех образцов не имели трещин, подрезов, цветов побежалости, прожогов, газовых пор и других дефектов. Сварные швы образцов из титановых сплавов имели следующие размеры поперечного сечения: ширина шва - от 4 до 6 мм; подрез лицевой стороны шва - не более 0,1 мм; величина проплава корня шва - не более 0,2 мм; ширина проплава корня шва - от 3 до 4 мм, что соответствует требованиям ПИ 1.4.287 «Сварка трубопроводов из сплавов титана», п.7.17. Сварные швы образцов из коррозионностойких сталей имели следующие размеры поперечного сечения: ширина шва - от 6 до 7 мм; усиление лицевой стороны шва - не более 0,6мм; величина проплава корня шва - не более 0,6мм, что соответствует требованиям ПИ 1.4.748 «Дуговая сварка трубопроводов из нержавеющих сталей в среде инертных газов», п.12.3.1.

Перед испытаниями на прочность трубчатые образцы проверялись на герметичность избыточным рабочим давлением 285 кПа в течение 3 мин и опрессовывались избыточным контрольным давлением 428 кПа в течение 3 мин.

Испытания на прочность статическим и пульсирующим внутренним давлением проводились при давлении соответствующего 50% от предела текучести а02 основного материала трубопровода. В ходе испытаний было установлено, что все экспериментальные образцы прямолинейного участка тонкостенного прецизионного трубопровода выдержали приложенное внутреннее статическое давление.

При проведении испытаний пульсирующим внутренним давлением все образцы выдержали заданную нагрузку в течение 170000 циклов нагружения без видимых разрушений. Для определения скрытых дефектов сварных соединений использовались акустико-эмиссионная система Малахит АС-15А и ультразвуковой дефектоскоп А1214 EXPERT. В ходе проверки наличие скрытых дефектов в сварных швах и основном материале экспериментальных образцов не обнаружено.

При изучении металлографической структуры кольцевых сварных соединений после нагружения экспериментальных образцов прямолинейных участков тонкостенного прецизионного трубопровода пульсирующим внутренним давлением при помощи инвертированного промышленного микроскопа Optika Microscopes XDS-3 МЕТ были получены фотоснимки микроструктуры кольцевых сварных швов, представленные на рис. 6.

Рис. 6. Микроструктура кольцевых сварных швов экспериментальных образцов (увеличение 200х): а - ОТ4; б -

ВТ1-0; в - ПТ-7М; г - ЛВ1 321; д - 12Х18Н10Т

Заключение

Результаты проведенных исследований были использованы при создании установки для калибровки с числовым программным управлением (рис. 7).

Созданное оборудование для калибровки концов трубчатых элементов обжимом или раздачей перед их сборкой в трассу трубопровода обеспечивает выполнение высоких требований по точности наружного диаметра, предъявляемых разработанными новыми способами калибровки труб под сборку посредством автоматической сварки кольцевых стыков.

Рис. 7. Внешний вид установки для калибровки с ЧПУ

Разработанные способы калибровки поперечным обжимом и раздачей, отработанные режимы автоматической аргонодуговой сварки кольцевых стыков тонкостенного трубопровода и их последующей термообработки, а также результаты исследований материалов сварных соединений, полученных сплавлением отечественных и импортных титановых сплавов и коррозионностойких сталей, являются основой для создания комплексного технологического процесса подготовки к сборке и качественной сборки в трассу элементов особотонкостенного трубопровода авиационного транспорта.

Внедрение комплексной технологии промышленного получения качественных сварных кольцевых соединений при сборке в трассу особотонкостенных элементов трубопровода обеспечивает повышение энергосиловых характеристик и экономических показателей авиационного транспорта за счет увеличения ресурса трубопроводных коммуникаций летательного аппарата при одновременном снижении материалоемкости трубопровода на 15-20 % и замещении импорта особотонкостен-ных труб из титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей.

Литература

1. Mkrtychian D.A., Baryshnikova O.O. Innovation method of production of extremely-thin-walled welded tubes on the tube-electric welding machine TESA 10-20// International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2020. № 9(12). Р. 1584-1590

2. Zhang Z. Modeling and simulation for cross-sectional ovalization of thin-walled tubes in continuous rotary straightening process// International Journal of Mechanical Sciences. 2019. № 153-154. P. 83-102

3. Руководящие технические материалы РТМ 1.4.1638-90. Конструктивно-технологическая обработка трубопроводных коммуникаций, изготовление и контроль труб и патрубков. Введен с 01.07.1991 взамен РТМ: 1.4.1638-86. М.: НИАТ, 1990. 465 с.

4. Chumadin A.S., Zo Hein Win. Calculation of power parameters at rotational compression of pipes Scientific Work MATI-RSTU. 2013. № 20. P. 182-185

5. Sosenushkin E.N., Tretyakova E.I. Field research of stability of pipe preparation at a combination of operations of pressing and expansion. Moscow: Stankoinstrument, 2010. P. 313-318

6. Demin V.A., Buzhilov A.L. The distribution of pipe billets by conical punch with cylindrical projection for production of complex parts. Machine building production. 2010. №6. P. 33-35

7. The analysis of the tool for increase in diameter of preparations / L. Xie, C. Peng, L. Jin, H. Shen // Machine building production. 2009. №11. Р. 25-27

8. Installation for Calibration of Thin-Walled Precision Pipes / M.A. Vasechkin, S.V. Shakhov, I.N. Maslov, S.V. Egorov // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. № 10(8). Р.208-213.

9. Calibration of thin-walled precision pipe by transverse compression and expansion using a multisector tool / M.A. Vasechkin, O.Y. Davydov, A.B. Kolomenskii, S.V. Egorov // Russian Engineering Research. 2016. Vol. 36. № 5. Р. 366-370.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

10. Increasing the strength of welded thin-walled ax-isymmetric vessels made of corrosion-resistant steel / M.A. Vasechkin, O.Yu. Davydov, V.G. Egorov, S.V. Egorov, E.V. Matveeva // Journal of Physics: Conference Series. 2020. № 1515. Р. 032033

11. Определение параметров устойчивого формоизменения при ротационной раскатке тонкостенных труб/М.А. Васечкин, О.Ю. Давыдов, В.Г. Егоров, И.Н. Маслов // Насосы. Турбины. Системы. 2018. № 2 (27). С. 38-46.

12. Временное сопротивление разрыву сварных конструкций, изготовленных из отечественных и импортных материалов / М.А. Васечкин, С.В. Егоров, А.Б. Коломенский, Е.Д. Чертов // Вестник ВГУИТ. 2015. № 4. С. 61 -65.

13. Effect of Welding and Heat Treatment Regimes on the Mechanical Properties of Various Titanium Alloy Welded Joints / M.A. Vasechkin, O.Y. Davydov, A.B. Kolomenskii, S.V. Egorov // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. № 54(7-8). P. 525-530

14. Статическая и динамическая прочность кольцевых сварных соединений элементов трубопровода из разноименных титановых сплавов / М.А. Васечкин, О.Ю. Давыдов, В.Г. Егоров, С.В. Егоров // Сварочное производство. 2018. №12. С. 30-35.

Поступила 11.01.2023; принята к публикации 16.02.2023 Информация об авторах

Егоров Сергей Владиславович - аспирант, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), e-mail: egorovakvapaskal@mail.ru.

Сафонов Сергей Владимирович - д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), е-mail: swsafonoff@gmail.com

DEVELOPMENT OF PROCESSES AND DETERMINATION OF PARAMETERS OF QUALITY ASSEMBLY IN THE ROUTE OF ELEMENTS OF EXTRA-THIN-WALLED CONDUIT

OF AVIATION TRANSPORT

S.V. Egorov, S.V. Safonov Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia

Abstract: we present the results of research and experimental design work on the development of methods and equipment that ensure the preparation of elements of an extra-thin-walled conduit for their assembly into a route. We created an experimental setup and working equipment for calibrating the circumferential joints of thin-walled pipes using the methods of "expansion" or "compression" with a multi-sector tool, providing a deviation of the outer diameter of the pipe end for automatic welding of circumferential joints of no more than ±0,15 mm from the nominal size. We experimentally verified the theoretical dependence to determine the critical compression pressure at which the pipe wall loses stability and a corrugation is formed. The developed equipment was used to create prototypes of pipes from titanium alloys and corrosion-resistant steels, followed by full-scale modeling of pipeline assembly processes. We assembled the calibrated pipes by means of an automatic argon-arc welding with pre-fixation centering clamps and pre-welding. When assessing the quality of welded joints, we found that the welded circumferential seams of all prototypes comply with the requirements of regulatory technical documentation. We carried out the search for latent defects of welded joints using acoustic emission system and ultrasonic flaw detector. The tests carried out by internal static and pulsating pressure showed high strength and durability of welded joints

Key words: assembly, conduit, calibration, extra-thin-walled pipes, butt welding

References

1. Mkrtychian D.A., Baryshnikova O.O. "Innovation method of production of extremely-thin-walled welded tubes on the tube-electric welding machine TESA 10-20", Int. J. of Mechanical Engineering and Robotics Research, 2020, no. 9(12), pp. 15841590

2. Zhang Z. "Modeling and simulation for cross-sectional ovalization of thin-walled tubes in continuous rotary straightening process", Int. J. of Mechanical Sciences, 2019, no. 153-154, pp. 83-102

3. Guiding Technical Materials GTM 1.4.1638-90. Structural and technological processing of pipeline communications,

production and control of pipes and nozzles. Introduced from 07/01/1991 instead of GTM: 1.4.1638-86, Moscow: NIAT, 1990, 465 p.

4. Chumadin A.S., Zo Hein Win "Calculation of power parameters at rotational compression of pipes", Scientific Work МАТI-RSТU, 2013, no. 20, pp. 182-185

5. Sosenushkin E.N., Tretyakova E.I. "Field research of stability of pipe preparation at a combination of operations of pressing and expansion", Moscow: Stankoinstrument, 2010, pp. 313-318

6. Demin V.A., Buzhilov A.L. "The distribution of pipe billets by conical punch with cylindrical projection for production of complex parts", Machine Building Production, 2010, no. 6, pp. 33-35

7. Xie L., Peng C., Jin L., Shen H. "The analysis of the tool for increase in diameter of preparations", Machine Building Production, 2009, no. 11, pp. 25-27

8. Vasechkin M.A., Shakhov S.V., Maslov I.N., Egorov S.V. "Installation for calibration of thin-walled precision pipes", Journal of Engineering and Applied Sciences, 2015, no. 10(8), pp. 208-213.

9. Vasechkin M.A., Davydov O.Yu., Kolomenskiy A.B., Egorov S.V. "Calibration of thin-walled precision pipe by transverse compression and expansion using a multisector tool", Russian Engineering Research, 2016, vol. 36, no. 5, pp. 366-370.

10. Vasechkin M.A., Davydov O.Yu., Egorov V.G., Egorov S.V., Matveeva E.V. "Increasing the strength of welded thin-walled axisymmetric vessels made of corrosion-resistant steel", Journal of Physics: Conference Series, 2020, no. 1515, pp. 032033

11. Vasechkin M.A., Davydov O.Yu., Egorov V.G., Maslov I.N. "Determination of the parameters of sustainable formation during rotational rolling of thin-wall pipes", Pumps. Turbines. Systems, 2018, no. 2 (27), pp. 38-46.

12. Vasechkin M.A., Egorov S.V., Kolomenskiy A.B., Chertov E.D. "Temporary tensile strength of welded structures made from domestic and foreign materials", Bulletin of VSUET (Vestnik VGUIT), 2015, no. 4, pp. 61-65.

13. Vasechkin M.A., Davydov O.Yu., Kolomenskiy A.B., Egorov S.V. "Effect of welding and heat treatment regimes on the mechanical properties of various titanium alloy welded joints", Chemical and Petroleum Engineering, 2018, no. 54(7-8), pp. 525530

14. Vasechkin M.A., Davydov O.Yu., Egorov V.G., Egorov S.V. "Static and dynamic strength of annular welded joints of pipeline elements from dissimilar titanium alloys", Welding (Svarochnoeproizvodstvo), 2018, no. 12, pp. 30-35.

Submitted 11.01.2023; revised 16.02.2023 Information about the authors

Sergey V. Egorov, graduate student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: egorovakvapaskal@mail.ru.

Sergey V. Safonov, Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: swsafonoff@gmail.com

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.