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直缝焊管工艺过程和影响因素

2016-08-30 10:52:24

近年来,直缝焊管由于成品率高、且性能逐渐提高,在工业生产中使用直缝焊管代替无缝焊管的越来越多。目前国内多数焊管企业只能生产中小口径的焊管。由于公司对我国实行技术保密只卖设备不卖技术,目前国内的大口径焊管生产企业仍不能自主相应的焊管生产工艺与设计轧辊。新工艺与新产品的仍依赖于公司。开展焊管生产工艺与轧辊设计的研究,可以提高我国焊管的生产技术水平和竞争力,适应国民经济发展的要求。

焊管成型方法主要包括连续辊式成型和排辊成型,目前上较为的是柔性成型。连续辊式成型的优点是成型效果好,不足之处是轧辊通用性差、消耗大,备辊量高,生产成本高。排辊成型的优点是通用性好,但是成型效果差。研究工作表明,采用排辊成型多数只能生产薄壁钢管,而且容易产生失稳现象。柔性成型属于一种混合成型方法,兼有排辊成型通用性好的优点,也具备连续辊式成型高的优点,其不足在于对轧辊加工精度要求高,结构调整的控制。目前此项技术己经在国内引进的大口径焊管轧机上采用,国内目前还不具备生产采用柔性成型方法的大口径焊管轧机的能力。

焊管生产的一般工艺过程

焊管生产在钢管生产中占有重要地位,工业的焊管产量一般要占钢管比重的60%~70%,而现代焊管技术正向提高管坯、发展成型技术、控制焊接工艺、焊缝处理、在线检测手段的方向发展。

焊管的定义及工艺特点

焊管就是将钢板或带钢卷成管筒状,然后将接缝焊合而成的钢管。其基本工序为坯料准备一成型一焊接一精整一检验一包装入库。焊管之所以有巨大的发展前景,主要是与其产品生产的工艺特点分不开的。其主要特点有:

(1)产品,尤其是壁厚精度。

(2)主体设备简单,占地小。

(3)生产上可以连续化作业,甚至“无头轧制”。

(4)生产灵活,机组的产品范围宽。

焊管的分类

焊管生产可以生产外径达4m左右、壁厚在40mm上下的大口径管。与热轧无缝管相比,焊管的壁厚系数D/S相对较大,一般D/S=5~100。焊管生产与无缝管生产在钢管生产竞争一直是激烈的,竞争的焦点集中在两点上,一是产品;二是经济效益。焊管在大口径、薄壁、壁、钢管的生产上占有的优势。

埋弧焊直缝钢管机械扩径的工作原理

埋弧焊直缝钢管扩径械扩径和水压扩径两种方式。

机械扩径设备投资小,占地面积少,换模具方便,维修简单,尤其是可进行非标直径钢管的扩径,被管线管标准确定为的冷扩径方法。

扩径头是机械扩径机的关键部件。扩径头是由多个扇形块组成的芯棒安装在楔形体上,而楔形体固定在液压缸的活塞杆上。当液压缸活塞和楔形体向右移动时,由于构成芯棒表面的扇形块向外扩展,使芯棒圆周增大。楔形体的力借助斜块通过扇形块作用在钢管上,从而使与芯棒接触的一段钢管扩径。当活塞和楔形体向左移动时,钢管与芯棒脱离开,以便再次送进,进行下一段钢管的扩径。机械式扩径先是将直焊缝对准扩径头模具上的槽,然后将钢管分步送入扩径头,分段(步段长度一般为0.6~1.0m)扩径,直至完成全管体的扩径。

机械扩径埋弧焊直缝钢管变形过程

根据钢管机械扩径过程的不同阶段,整个变形过程可以分为以弹性变形为主的整圆,塑性变形为主的扩胀变形和卸载回弹3个主要阶段。

1、整圆

钢管在扩径前经过成形、焊接等多道工序,其截面形状大多为近似椭圆,还存在的直线段和棱角。整圆就是将钢管截面由近似椭圆变成圆。

管壁在扩径头作用下,发生弯曲变形,随着扩径头的不断径向扩胀,椭圆长轴不断缩短,短轴不断伸长,终扩径头与钢管内壁贴合。这个阶段钢管的变形主要为弹性变形,只有形状变化。

2、扩胀变形

钢管在扩径头作用下,直径不断扩大,管壁不断减薄。开始时,钢管处于弹性变形阶段,当管体的应力达到管材屈服强度时,钢管便进入塑性变形阶段,发生变形。

3、卸载回弹

扩径头回撤,钢管变形有的弹性回复。

影响直缝焊管全长机械扩径的因素有很多,其中与扩径成型直接相关的关键因素有扩径率、轴向重叠量、扇形块的数目和边缘圆角、扇形块与钢管内壁间的摩擦与润滑、钢管的形状误差、扩胀速度以及扩径机的矫直设置等。

(1)在扩径率较小时,随着扩径率增大,钢管的圆度误差减小,但当扩径率增大到值以后,随着扩径率的增大,钢管横截面上的变形不均匀程度加剧,钢管的圆度误差将大幅增加,在实际生产中,扩径率好控制在0.8%~1.5%之间。

(2)轴向重叠量对钢管全长扩径的纵向变形均匀性和扩径效率具有的影响,零重叠量和较小的正向重叠量有利于减轻过渡段的“竹节”现象和提高扩径效率。

(3)增加扇形块的数目,提高扩胀速度,增强扇形块与钢管内壁间的摩擦与润滑,使接触区的摩擦系数减小等均有利于管壁应力趋于均匀分布。

(4)扩径对钢管的圆度。经过扩径后,钢管的圆度误差变得非常小。

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