Траектория движения любой точки представляет собой пространственную кривую. Точки сечения проходят неодинаковый путь из-за их различного перемещения в поперечном направлении. Наибольший путь проходят точки, расположенные на кромках штрипса. Различие в пути компенсируется благодаря удлинению волокон в продольном направлении под действием растягивающих напряжений. Поэтому возникающие напряжения максимальны в кромках и по мере приближения к центральной продольной части штрипса должны уменьшаться до нуля.
Исходная ширина и толщина штрипса зависят от того, имеется ли в составе агрегата редукционный стан. Если редукционный стан отсутствует (агрегаты старой конструкции), то толщину штрипса обычно принимают равной толщине стенки готовой трубы. Ширина штрипса в этом случае зависит от обжатия в клетях формовочно-сварочного стана и на калибровочном стане.
Заготовку для сварных труб изготовляют из низкоуглеродистых мартеновской и бессемеровской сталей. Основным дефектом при сварке и прокатке сварных труб из резаных штрипсов является вскрытие расслоя из-за значительной химической неоднородности слитка. В настоящее время для получения штрипса с резаными кромками применяют полуспокойные стали , а также химически закупоренную сталь с содержанием марганца.
Условия нагрева штрипса оказывают большое влияние на качество сварки. Основная особенность нагрева штрипса при непрерывной печной сварке — неравномерное распределение температуры по сечению. Кромки штрипса нагревают до температуры, которая значительно выше, чем температура его середины, благодаря чему можно создавать более высокое давление в сварочном калибре и тем самым повысить качество сварки. Более низкая температура в средней части способствует также сохранению прочности штрипса, достаточной для того, чтобы он выдержал усилие растяжения, которому подвергается при транспортировке через печь.
При движении штрипса через печь могут происходить его обрывы. Как правило, обрывы происходят в зоне максимального нагрева или у первой пары валков формовочно-сварочного стана. Причинами обрыва могут быть: пережог штрипса; некачественный стык концов штрипсов; местные дефекты штрипса (расслой, закаты, включения, надрезы и т. п.); резкое увеличение скорости прокатки.
Для восстановления нормального процесса производства необходимо освободить печь от оборванного штрипса и заправить ее снова. После этого у переднего конца штрипса обрезают передвижными ножницами углы и приваривают к нему на стыкосварочной машине «иглу» (длинный стержень). Задающим механизмом иглу проталкивают через печи. Дальнейшее перемещение иглы и штрипса осуществляется канатной лебедкой. После прохождения через формовочно-сварочный стан летучие ножницы отрезают иглу от штрипса и стан переходит на непрерывный режим работы .
Для улучшения качества сварки целесообразно иметь больший перепад температуры между кромками и серединой штрипса. Это можно достигнуть путем применения острофакельных горелок и увеличения скорости нагрева, т. е. созданием возрастающего режима нагрева (от входа и выхода). Однако это приводит к значительному сокращению срока службы огнеупоров. В настоящее время в нагревательных печах применяют равномерный режим нагрева и поддерживают в них нейтральную атмосферу, что обеспечивает более качественную сварку.
Шов на трубах непрерывной печной сварки имеет вид продольного углубления на внутренней поверхности. На наружной поверхности углубление встречается реже. Углубление является следствием непровара кромок штрипса по высоте и имеет размеры: ширину от 0,2 до 1,5 мм и по глубине от 0,3 до 0,5 мм. Продолжением непровара является включение окалины, которая может располагаться на глубину до 0,3 мм. Суммарную степень непровара (сумма глубин наружной и внутренней канавок и плюс сумма длин включений окалины) оценивают в процентах от номинальной толщины стенки трубы. Практически степень непровара колеблется в пределах от 2 до 30%.
Редуцирование труб значительно уменьшает степень непровара и тем самым повышает прочность сварных труб. При редуцировании не уменьшается лишь количество включений окалины в
шве, зависящее от режима обдувки
При повышении температуры сварки прочность шва увеличивается только до определенной предельной температуры, зависящей от состава стали. При превышении этой температуры начинается частичное расплавление более легкоплавких структурных составляющих стали, что делает невозможным сварку давлением без расплавления поверхности свариваемых кромок. Область температур печной сварки труб в стык, ограниченная условиями процесса (возможной неравномерностью нагрева, достигаемым сварочным давлением и состоянием кромок), значительно меньше области температур обычной сварки под давлением.
После выхода трубы из редукционного стана происходит вторичное ускоренное охлаждение трубы в камерах с душирующими устройствами от 1050 до 850 °С. Вторичное охлаждение нужно для того, чтобы избежать значительного образования окалины после калибровки трубы. Далее трубы поступают на автоматические поточные линии отделки — порезки на мерные длины и нарезки (накатки) резьбы на концах трубы. Часть труб проходит горячее цинкование. Водогазопроводные трубы подвергают технологическому испытанию на загиб и гидравлическому испытанию. Обычно водогазопроводные трубы испытывают на гидравлическое давление.
Для обеспечения безопасной работы на стане непрерывной печной сварки труб наряду с общими правилами по технике безопасности необходимо, чтобы:
1) стыкосварочная машина и пилы для резки труб были снабжены защитными экранами для предупреждения ожогов работающих разлетающимися искрами;
2) яма петлеобразователя имела надежное ограждение. Подающее устройство должно иметь блокировку, исключающую возможность разрыва ленты;
3) петлевые столы были огорожены предохранительными барьерами по низу на высоту не менее чем 300 мм
4) вентиляторы для подачи дутья в печь и воздуходувки, подающие воздух для обдувки кромок, были установлены в отдельном помещении для уменьшения шума в цехе;
5) на формовочно-сварочном стане применялась водяная завеса как защита оператора от теплового излучения, а также для предупреждения разметания искр при обдувке кромок;
6) пила резки труб имела ограждение, представляющее собой разборную металлоконструкцию с сетчатой крышкой. Входная дверь ограждения должна быть сблокирована с главным приводом летучей пилы так, чтобы при открывании двери пила автоматически останавливалась;
7) приемные устройства холодильников исключали возможность вылета и перекоса труб во время передвижения к уборочному рольгангу.
