強力成型厚壁焊管技術研究

針對大直徑厚壁直縫焊管生產中成型難度大、機架多、設備重、造價高的特點,經過成型理論分析和實驗研究,提出了少機架輥彎強力成型的新技術。文章論述了該技術的成型原理、生產工藝及設備特點。

厚壁直縫焊管在各個工業領域有廣泛的用途,如各種機械用管、地質鉆探管、壓力容器用管等,尤其是大直徑厚壁直縫焊管,是目前我國焊管生產行業亟待開發的短缺品種。由于大直徑厚壁管成型難度大,需要的機架多,設備重量大、造價高,所以目前國內的焊管生產廠家大多難以滿足市場對厚壁直縫焊管的需求。因此,開發新的生產工藝,采用少機架的生產方式,對于減少設備投資,降低生產成本是十分必要的。太原重型機械學院在理論研究的基礎上,對少機架輥彎強力焊管成型技術進行了實驗研究,驗證了強力成型的可能性,取得了初步的成果。

1少機架輥彎強力成型的原理

眾所周知,焊管成型過程主要是金屬板材的壓彎變形。通過成型輥的逐道次的橫向彎曲板料,使鋼板卷圓成型。由于板料沒有厚度方向的壓縮變形,所以成型輥對板料的送進力很小,而弧形板料的咬入阻力卻很大,為了保證板料能夠順利送進輥縫,允許的成型角是很小的。

通常,板料的最小彎曲半徑應等于板料的厚度,例如,對于5mm厚的板料,一次的彎曲角度應在30°以上。在實際生產中,焊管輥彎成型的允許成型角遠小于正常的板材允許彎曲角。因此,必須使用較多的機架才能夠完成焊管成型工藝。同時,板料通常在拉伸狀態下成型,為了防止板邊拉裂,成型機架的間距也要足夠大,這就造成機架數量多,機組長度增大,尤其是對厚壁管成型。

少機架輥彎強力成型的原理是:采用數架具有軋鋼機的強度和傳遞扭矩的成型機架,對厚鋼帶進行強力送入,從而使坯料在推力狀態下成型。這樣,板邊開裂的可能性大為降低,從而加大了允許成型角,成型也將更為穩定。由于板料橫向移動的可能性降低,可以減少立輥和導向輥的數量,能夠實現短流程生產。

2少機架輥彎強力成型的工藝過程

少機架輥彎強力成型工藝過程的初步方案是:采用四機架輥式成型,人工點焊,切定尺后單根焊接的工藝過程,主要工序有:帶鋼開卷—矯平—強力遞送—強力冷彎成型—人工點焊—切定尺—單面或雙面埋弧焊—焊縫清理檢查探傷—水壓試驗—涂層—標記包裝入庫。

3設備選擇

在上述工藝過程中,特殊的設備主要有強力遞送機、彎曲成型機和雙埋弧焊機。

強力遞送機和彎曲成型機與板帶軋鋼機類似,由于不必要頻繁調整輥縫,所以壓下裝置可以大大簡化,只是要保證設備有足夠的強度和驅動力矩。此外,由于機架數量少,機架間距小,這樣機架的傳動可以采用齒輪箱集體傳動,從而簡化了傳動結構,提高了傳動效率。

雙埋弧焊機需要專門研制,因為對于中小直徑的鋼管內焊縫的埋弧焊接是較為困難的。內焊縫也可以采用氣體保護焊,這樣設備結構簡單。由于不采用高頻連續焊接,所以機組的電氣控制系統也大為簡化,速度控制和定尺剪切更為容易。

4少機架輥彎強力成型工藝過程的優點

與多機架連續電焊鋼管機組相比,少機架輥彎強力成型工藝過程的優點是:

(1)成型機架少,設備制造費用低。

(2)軋輥少,制造費用低,工藝調整方便,變換規格容易。

(3)離線焊接,焊接質量好,成型和焊接能力易于匹配,便于組織生產。

(4)可以替代UOE焊管機組,生產大直徑直縫焊管,而設備投資將少得多。

5結語

綜上所述,采用少機架輥彎強力成型工藝生產大直徑厚壁直縫焊管是可行的,經初步的工業性試驗收到了預期的效果,因此,加強這方面的研究,開發具有我國自主知識產權的新型少機架輥彎強力成型焊管生產技術是十分必要的。