blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2025-1-8-13blackmet-2834Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESРазработка технологии производства профильных труб, обеспечивающей более высокую точность геометрических параметров по сравнению с зарубежными производителямиDevelopment of profile pipes production technology, providing higher accuracy of geometric parameters compared to foreign manufactureshttps://orcid.org/0009-0007-6400-1634МозжегоровМ. Н.MozzhegorovM. N.

Михаил Николаевич Мозжегоров, старший научный сотрудник лаборатории прочности и сварки труб

Россия, 454139, Челябинск, Новороссийская ул., 30

Mikhail N. Mozzhegorov, Senior Researcher of the Laboratory of Pipe Strength and Welding

30 Novorossiiskaya Str., Chelyabinsk 454139, Russian Federation

mozzhegorov@rosniti.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7856-3266МашенцеваМ. С.MashentsevaM. S.

Мария Сергеевна Машенцева, научный сотрудник сектора формовки труб

Россия, 454139, Челябинск, Новороссийская ул., 30

Mariya S. Mashentseva, Research Associate in the Pipe Forming Sector

30 Novorossiiskaya Str., Chelyabinsk 454139, Russian Federation

mashentseva@rosniti.ruООО «Исследовательский центр ТМК»РоссияLLC “TMK Research Center”Russian Federation202516022025681813Copyright © Мозжегоров М.Н., Машенцева М.С., 20252025Мозжегоров М.Н., Машенцева М.С.Mozzhegorov M.N., Mashentseva M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2834

Для освоения производства трубной продукции некруглого поперечного сечения из коррозионностойких марок сталей широко используется метод профилирования круглых труб в линиях трубоэлектросварочных и профилировочных агрегатов. К трубной продукции, применяемой в установках генерации атомной энергии, предъявляются повышенные требования к механическим свойствам и геометрическим параметрам. В частности, для профильных труб-обмоток статоров турбогенераторов прямоугольного поперечного сечения наиболее труднодостижимыми являются обеспечение плоскостности полок и получение радиусов наружного закругления углов в допуске ±0,10 мм по отношению к номиналу. Для успешного освоения производства данного вида продукции проведен синтез схемы профилирования круглой трубы. Разработана технология профилирования в приводных валках, образующих ящичные калибры, и неприводных четырехвалковых клетях. Компьютерное моделирование процесса профилирования было выполнено в программе Marc Mentat 2021. После проведения комплекса опытных прокаток авторы проанализировали геометрические параметры профилей с применением оптичес­кого микроскопа и специального программного обеспечения. Приемо-сдаточные испытания прошли в соот­ветствии с требованиями к профильным трубам для обмоток статоров турбогенераторов.

The method of profiling circular pipes is used in the lines of pipe-electric welding and profiling units in order to master the production of pipe products of non-circular cross-section from corrosion-resistant steel grades. Tubular products used in nuclear power generation facilities have higher requirements to mechanical properties and geometrical parameters. In particular, the most difficult aspect of manufacturing profile pipes-windings for turbo-generator stators with a rectangular cross-section is ensuring the flatness of flanges and achieving the radius of the outer corner rounding within a tolerance of ±0.10 mm relative to the nominal value. In order to successfully master the production of this type of product, a synthesis of the circular pipe profiling scheme was carried out. The authors developed the technology of profiling in drive rolls forming box gauges and in non-driven four-roll stands. Computer modeling of the profiling process was carried out in the Marc Mentat 2021 program. After experimental rolling, the profiles’ geometric parameters were analyzed using an optical microscope and special software. Acceptance tests were performed in accordance with the requirements to profile pipes for windings of turbogenerator stators.

профилировочный стантрубоэлектросварочный агрегат (ТЭСА)технология профилированиярадиус угла наружного контуравогнутость полок профиляящичный калибркалибровка валкового инструментакомпьютерное моделированиеshaping millpipe-electric welding unit (PEWU)profiling technologyouter contour corner radiusconcavity of profile flangesroll-pass designcomputer modelingReferencesБерезовский С.Ф., Кропылев Ф.М. Производство гнутых профилей. Москва: Металлургия; 1978:152.Berezovskii S.F., Kropylev F.M. Rollforming. Moscow: Metallurgiya; 1978:152. (In Russ.).ASTM A554 Standard Specification for Welded Stainless Steel Mechanical Tubing. Copyright © ASTM International, West Conshohocken, PA, United States.ASTM A554 Standard Specification for Welded Stainless Steel Mechanical Tubing. Copyright © ASTM International, West Conshohocken, PA, United States.Akopyan K.E., Yusupov V.S., Koryakovskii E.D., Kontievskii I.L., Bolobanova N.L. Concerning the profiling of electrowelded steel pipes with a triangular cross section. Steel in Translation. 2023;53(11):1050–1055. https://doi.org/10.3103/S0967091223110037Akopyan K.E., Yusupov V.S., Koryakovskii E.D., Kontievskii I.L., Bolobanova N.L. Concerning the profiling of electrowelded steel pipes with a triangular cross section. Steel in Translation. 2023;53(11):1050–1055. https://doi.org/10.3103/S0967091223110037Благодарцев И.В., Шемшурова Н.Г. О моделировании процесса формовки трубы треугольного поперечного сечения из круглой. Известия вузов. Черная металлургия. 2014;(2):65–66. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2014-2-65-66Blagodartsev I.V., Shemshurova N.G. About process mo­­de­ling of molding of triangular cross-section pipes from the round ones. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2014; 57(2):65–66. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2014-2-65-66Паршин С.В. Процессы и машины для изготовления профильных труб: научно-практическое издание. Екатеринбург: УГТУ–УПИ; 2006:356.Parshin S.V. Processes and Machines for the Manufacture of Profile Pipes: Scientific and Practical Ed. Yekaterinburg: USTU-UPI; 2006:356. (In Russ.).Пат. 2568804 RU. Способ изготовления прямошовных труб прямоугольного и квадратного сечения / Суворов В.И.; заявлено 30.04.2014; опубликовано 20.11.2015. Бюллетень № 32.Suvorov V.I. Method for manufacturing longitudinally welded pipes of rectangular and square cross-section. Patent 2568804 RU. Bulleten’ izobretenii. 2015:32.Suvorov V.I., Mozzhegorov M.N., Pyatkov V.L., Pluzhnikov N.S. Optimizing the continuous production of electrowelded pipe. Steel in Translation. 2011;(2):135–139. https://doi.org/10.3103/S0967091211020173Suvorov V.I., Mozzhegorov M.N., Pyatkov V.L., Pluzhnikov N.S. Optimizing the continuous production of electrowelded pipe. Steel in Translation. 2011;(2):135–139. https://doi.org/10.3103/S0967091211020173Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. Seventh Edition. Elsevier Ltd; 2013:756. https://doi.org/10.1016/C2009-0-24909-9Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. Seventh Edition. Elsevier Ltd; 2013:756. https://doi.org/10.1016/C2009-0-24909-9Fleissner F., Gaugele T., Eberhard P. Applications of the discrete element method in mechanical engineering. Multibody System Dynamics. 2007;18:81–94. https://doi.org/10.1007/s11044-007-9066-2Fleissner F., Gaugele T., Eberhard P. Applications of the discrete element method in mechanical engineering. Multibody System Dynamics. 2007;18:81–94. https://doi.org/10.1007/s11044-007-9066-2Окулов Р.А., Семенова Н.В. Моделирование влияния отклонений диаметра заготовки на точность размеров при изготовлении профильных труб с целью совершенствования процесса. Инженерный вестник Дона. 2019;(5(56)):21–29.Okulov R.A., Semenova N.V. Modeling the effect of billet diameter deviations on dimensional accuracy when profiling shaped tubes to improve the process. Inzhenernyi vestnik Dona. 2019;(5(56)):21–29. (In Russ.).Шатров Б.В. Теоретические основы анализа конструкций с применением метода конечных элементов. МАИ; 1998:101.Shatrov B.V. Theoretical foundations of the analysis of structures using the finite element method. MAI; 1998:101. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 1. Одноугловая гибка. Вестник машиностроения. 2012;(8):67–72.Zharkov A.V. Modeling in the Marc system of processing the materials in mechanical engineering. Part l. One-angular bending. Vestnik mashinostroeniya. 2012;(8):67–72. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 2. Двухугловая гибка без прижима заготовки. Вестник машиностроения. 2012;(9):61–67.Zharkov A.V. Marc (CAD/CAE) system model analysis of materials processing. Part 2. Double-angle bending in absence of blank holder. Vestnik mashinostroeniya. 2012;(9):61–67. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 3. Двухугловая гибка с прижимом заготовки. Вестник машиностроения. 2012;(10):60–65.Zharkov A.V. Marc (CAD/CAE) system model analysis of materials processing. Part 3. Double-angle bending with blank holding. Vestnik mashinostroeniya. 2012;(10):60–65. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 4. Вытяжка осесимметричной детали без утонения стенки. Вестник машиностроения. 2012;(11):58–64.Zharkov A.V. Marc system modeling materials processing in engineering. Part 4. Extension of axisymmetric part without wall necking. Vestnik mashinostroeniya. 2012;(11):58–64. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 5. Вытяжка осесимметричной детали с утонением стенки. Вестник машиностроения. 2012;(12):54–61.Zharkov A.V. Marc system modeling materials processing in engineering. Part 5. Extension of axisymmetric part with wall necking. Vestnik mashinostroeniya. 2012;(12):54–61. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 6. Вытяжка детали сложной формы. Вестник машиностроения. 2013;(2):67–73.Zharkov A.V. Material processing model analysis in Marc system in engineering. Part 6. Draw-forming complex part. Vestnik mashinostroeniya. 2013;(2):67–73. (In Russ.).Жарков А.В. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 7. Испытания и правка растяжением. Вестник машиностроения. 2013;(3):43–47.Zharkov A.V. Material processing model analysis in Marc system in engineering. Part 7. Test and editing by stretching. Vestnik mashinostroeniya. 2013;(3):43–47. (In Russ.).Лепестов А.Е., Соколова О.В., Скрипкин А.Ю. Исследование влияния деформации клети с открытым профилем калибра на точность непрерывной формовки труб. Производство проката. 2011;(5):32–34.Lepestov A.E., Sokolova O.V., Skripkin A.Yu. Effect of deformation of a stand with an open gauge profile on accuracy of continuous pipe forming. Proizvodstvo prokata. 2011;(5):32–34. (In Russ.).Ji-ying L.I.U., Seldmair A. Computer aided design for rollforming shaped tube. In: Proceedings of the 5th Tube Tech China. Wuzhen, Jiaxing city, Zhejiang province: Lecture Notes in Electrical Engineering. 2022:87–92.Ji-ying L.I.U., Seldmair A. Computer aided design for rollforming shaped tube. In: Proceedings of the 5th Tube Tech China. Wuzhen, Jiaxing city, Zhejiang province: Lecture Notes in Electrical Engineering. 2022:87–92.Шевакин Ю.В. Машины и агрегаты для произ­водства стальных труб. Москва: Интермет Инжиниринг; 2007:388.Shevakin Yu.V. Machines and Units for Production of Steel Pipes. Moscow: Inetermet Inzhiniring; 2007:388. (In Russ.).Матвеев Ю.М., Ваткин Я.Л. Калибровка инструмента трубных станов. Москва: Металлургия; 1970:480.Matveev Yu.M., Vatkin Ya.L. Calibration of Pipe Mill Tools. Moscow: Metallurgiya; 1970:480. (In Russ.).Vydrin A.V., Shirokov V.V. Speed simulation of continuous pipe rolling. Steel in Translation. 2011;41:140–142. https://doi.org/10.3103/S0967091211020215Vydrin A.V., Shirokov V.V. Speed simulation of continuous pipe rolling. Steel in Translation. 2011;41:140–142. https://doi.org/10.3103/S0967091211020215Суворов В.И., Варнак А.Г., Мозжегоров М.Н. Расчет периметра и веса профильных труб текущего производства. В кн.: Трубы – 2011: Труды Международной научно-практической конференции 27–28 сентября 2011, Челябинск. Том 2. Челябинск: Издательство «Трубы-2011»; 2011:77–89.Suvorov V.I., Varnak A.G., Mozzhegorov M.N. Calculation of perimeter and weight of currently produced profile pipes of. In: Pipes – 2011: Proceedings of the Int. Sci.-Pract. Conf. 27–28, 2011, Chelyabinsk. Vol. 2. Chelyabinsk: Truby-2011; 2011:77–89. (In Russ.).Farahmad H.R., Abrinia K. An upper bound analysis for reshaping thick tubes to polygonal cross section tubes through multistage roll forming process. International Journal of Mechanical Science. 2015;100:90–98. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.06.012Farahmad H.R., Abrinia K. An upper bound analysis for reshaping thick tubes to polygonal cross section tubes through multistage roll forming process. International Journal of Mechanical Science. 2015;100:90–98. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.06.012

The authors declare that there are no conflicts of interest present.