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直缝高频焊接钢管的生产流程

2019-02-12 20:56:19

直缝高频焊接钢管具有工艺相对简单,连续生产的特点,在民用建筑、石化、轻工等部门有广泛用途。多用于输送低压流体或做成各种工程构件及轻工产品。

1.直缝高频焊接钢管的生产流程

直缝焊接钢管是通过高频焊接机组将的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝焊接而成钢管。钢管的形状可以是圆形的,也可以是方形或异形的,它取决于焊后的定径轧制。焊接钢管的材料主要是:低碳钢及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2的低合金钢或其他钢材。

2.高频焊接

高频焊接是根据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应,使焊缝边缘的钢材局部加热到熔融状态,经滚轮的挤压,使对接焊缝实现晶间接合,从而达到焊缝焊接之目的。高频焊是一种感应焊(或压力接触焊),它无需焊缝填充料,无焊接飞溅,焊接热影响区窄,焊接成型美观,焊接机械性能等优点,因此在钢管的生产中受到广泛的应用。

钢管的高频焊接正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应,钢材(带钢)经滚压成型后,形成一个截面断开的圆形管坯,在管坯内靠近感应线圈中心附近旋转一个或一组阻抗器(磁棒),阻抗器与管坯开口处形成一个电磁感应回路,在趋肤效应和邻近效应的作用下,管坯开口处边缘产生而集中的热效应,使焊缝边缘加热到焊接所需温度经压辊挤压后,熔融状态的金属实现晶间接合,冷却后形成一条牢固的对接焊缝。

应用范围直缝钢管直径范围在406~1600mm之间,在情况下甚至可以大,管壁厚度与管径的比值约为0.06~0.08。的现代制管技术可以制作壁厚高达100mm的焊管。

工业上用钢板或钢带生产直缝钢管只有几种方法,其原则上的不同在于钢管的成形方法上,成形后钢管后续加工过程基本上是相同的。成形方法原则上取决于钢管焊缝的分布,按焊缝的分布将钢管分为两种基本形式:直缝钢管和螺旋缝管。与此相应,焊管生产分为直缝钢管的生产和螺旋缝管的生产。直缝钢管和螺旋缝管应用广泛的焊接方法是埋弧焊(SAW),其好、生产率高、技术成熟、稳定。

目前,直缝钢管广泛应用下述范围:

·陆地和海洋输送气、水和石油的干线管道;

·化学工业输送化工原料和产品的不锈钢管;

·海洋工业结构用管;

直缝焊管成型工艺

一.不同成型方法的对比研究表明,单半径和双半径成型法边缘成型效果较差,而采用三半径W形成型方法较好。依据数值模拟结果,提出了中直径焊管Φ219x6成型工艺的设计方法,设计并绘制了管坯变形和配辊图,并用三半径W形详细地设计了架水平辊的结构尺寸图。后提出了一种把经验设计和数值模拟结合起来的经济的设计方法。文中工作对于指导焊管孔型、辊型和成型工艺设计,提高焊管和实现焊管孔型、辊型和成型工艺设计从经验设计方法到基于数值模拟方法的转变奠定了基础。

二.在工程实践中,直缝焊管成型工艺和成型机组的设计仍然采用经验设计方法,经验设计方法的主要缺点是工艺和轧辊设计的合理性通过生产实践检验,成本高周期长,不适合市场经济发展的需要。本文利用弹塑性大变形和接触非线性有限元法,应用大型多物理场有限元软件—ANSYS,建立了较为符合实际的焊管成型过程的三维有限元模型,研究了小直径焊管管坯在单道次、多道次中的成型过程,获取了管坯在成型过程中的应力、应变的变化分布规律以及曲率、压靠力的变化规律,并作出了应力应变在半个管坯上的立体分布图。成型方式考虑了基线恒定式单半径成型法、下山式单半径成型法和下山式双半径成型法三种成型方式,研究了各种成型方式和管坯壁厚对应力、应变、曲率的影响,考虑了压靠力对成型过程的影响。

在输油、输气管线施工过程中,直缝钢管表面处理是决定管道使用寿命的关键因素之一,它是层与直缝钢管能否牢固结合的前提。经研究机构研究,层的寿命除取决于涂层种类、涂覆和施工环境等因素外,直缝钢管的表面处理对层寿命的影响约占50%,因此,应严格按照层规范对直缝钢管表面的要求,不断改进直缝钢管表面处理方法,直缝钢管除绣方法主要有以下几种:1、清洗利用溶剂、乳剂清洗钢材表面,以达到去除油、油脂、灰尘、润滑剂和类似的物,但它不能去除钢材表面的锈、氧化皮、焊药等,因此在防府作业中只作为辅助手段。2、酸洗一般用化学和电解两种方法做酸洗处理,管道只采用化学酸洗,可以去除氧化皮、铁锈、旧涂层,有时可用其作为喷砂除锈后的再处理。化学清洗虽然能使表面达到的清洁度和粗糙度,但其锚纹浅,而且容易对周围环境造成污染。3、工具除锈主要使用钢丝刷等工具对钢材表面进行打磨,可以去除松动的氧化皮、铁锈、焊渣等。手动工具除锈能达到Sa2级,动力工具除锈可达到Sa3级,若钢材表面附着牢固的氧化铁皮,工具除锈效果不理想,达不到施工要求的锚纹。4、喷射除锈喷射除锈是通过大功率电机带动喷射叶片高速旋转,使钢丸、钢砂、铁丝段、矿物质等磨料在电机离心力作用下对直缝钢管表面进行喷射处理,不仅可以氧化物、铁锈和污物,而且直缝钢管在磨料猛烈冲击和磨擦力的作用下,还能达到所需要的均匀粗糙度。喷射除锈后,不仅可以扩大管子表面的物理吸附作用,而且可以增强层与管子表面的机械黏附作用。


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