大口徑直縫鋼管直縫鋼管的埋弧焊管制造技術(shù)
大口徑直縫埋弧管主要承擔(dān)海洋及陸地油氣、石油及天然煤氣、煤及礦槳等介質(zhì)的管道輸送，尤其適合我國今朝正在建設(shè)的“西氣東輸”工程，亦可用于出口和替代進口。德國SMSMEER（原國際著名的曼內(nèi)斯曼）公司、日本NKK公司、日本O.T.K（大阪特殊鋼管廠）、印度WELSPVN制管公司、韓國現(xiàn)代重工和世亞公司，都有其獨到的制管技能，皆為國際制管業(yè)的精英。
一、國際制管技能工藝方法及特點
國外生產(chǎn)大口徑直縫埋弧焊管的成形方法有：UOE法、DFE排輥成形法、RBE輥彎成形法，JDOE成形法、D成形法、PFP逐步折彎成形法等。簡單介紹如下：
1.UOE法 先將預(yù)彎邊的鋼板在U壓力機的成形模內(nèi)壓成U型，然后在O壓力機的成形模內(nèi)再壓成O形焊接成管后再整體擴徑。UOE法是當(dāng)今國際上 早進的成形方法之一，至當(dāng)代界上已有這種成形焊管機組近30套，UOE法以生產(chǎn)效率高和產(chǎn)品質(zhì)量好著稱，但沒備價格極其昂貴，投資規(guī)模大。
2.DFE法的排輥成形機由預(yù)成形機架、平輥機架、邊緣屈曲輥及小排輥機架組成，由于設(shè)置了許多相同的小排輥，要得成形過程中鋼板邊緣的軌跡近乎是直線的，制止了“邊緣拉伸”征象。DFE法成形質(zhì)量好，其產(chǎn)品質(zhì)量與UOF法無區(qū)別。該法施用原料為熱輥帶鋼卷，這一點與其它成形法均不同。它主要適用于多量量、單一品種鋼管的生產(chǎn)，但難以生產(chǎn)高強度厚壁鋼管及大口徑鋼管。
3.RBE輥彎成形法將鋼板在三輥或四輥之間經(jīng)多次滾壓成形，此種方法生產(chǎn)出的焊管在施用機能和可靠性上均接近UOE焊管。RBE法投資少，建廠快，產(chǎn)量適中且靈活性較大，對市場適應(yīng)性強，近年來該方法在一些成長神州家得到了應(yīng)用。但由于該成形法成形上輥中部無支撐，受其剛度的限制，成形鋼管直徑不能小于508mm（20in），降低了市場占有率，我國不少管道的直徑在508mm以下。
4.JDOE成形法， 先在水壓機上把鋼板壓成J形，兩側(cè)壓邊后，經(jīng)多次沖壓成形為D形， 后經(jīng)半O形上生產(chǎn)模型壓成O形。JDOE法其產(chǎn)品質(zhì)量與UOE焊管接近，而功課線價格遠低于UOE機組，但其生產(chǎn)效率低。
5.D成形法用兩臺D成形機取代UOE機組中的U壓力機和O壓力機，其成形過程為：經(jīng)預(yù)彎邊的鋼板 先在 一臺壓力機上成形鋼板的一半，接著在另一壓力機上成形鋼板的另一半，從而得到O形圓管。D成形法生產(chǎn)的焊管尺寸合適，產(chǎn)量適中，生產(chǎn)線價格較低。
6.PFP逐步折彎成形法是將端頭預(yù)彎的鋼板在壓力機上以較小的步長，較多的次數(shù)逐步對板料進行折彎， 后經(jīng)鋼管合縫焊機成形為圓管。PFP法因每次壓下量小，故壓力機噸位半大，因此投資也較小，該種方法可以成形不同管徑，不同壁厚的焊管，加工的直徑可小于406mm，生產(chǎn)的焊管質(zhì)量較好，產(chǎn)量適中。
二、制造工藝分析相比較
1.通過對焊管成形工藝方法及其特點的分析和相比較，UOE法產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，是今朝世界上 早進的焊管成形方法，但價格十分極其昂貴，全套設(shè)備進口價格約2億美圓。由于我國管道建設(shè)往往具有波動性和突發(fā)性，市場起伏較大，在今朝對久遠的國內(nèi)市場尚無十分把握，國際貿(mào)易還居于起步階段的條件下，采用UOE法的風(fēng)險較大。
2.RBE輥彎成形法、D成形法及PFP逐步折彎成形法較為適合我國的實際，其焊管尺寸合適，產(chǎn)量適中，機組價格較低，國內(nèi)企業(yè)純粹有能力承擔(dān)。
3.PFP逐步折彎成形與RBE輥彎成形法比較，兩者的特點大體相同，但PFP法生產(chǎn)的焊管直徑可小于406mm，這一點是RBE法所做不到的，PFP法生產(chǎn)線具有更強的市場適應(yīng)能力。PFP法投資在6500~8000萬元左右。PFP法成型機組比D成型法主機機組簡單。在我國大口徑直縫埋弧焊管設(shè)備今朝空白的環(huán)境下，對于國內(nèi) 一條新建機組來說，選擇PFP成型機更為有利。
三、PFP法大口徑直縫埋弧焊管生產(chǎn)線工藝
板材超聲波探傷→銑邊→預(yù)彎→成形→合縫預(yù)焊→內(nèi)焊→外焊→超聲波探傷→X射線探傷→擴徑→整圓→水壓試驗→超聲波探傷→X射線探傷→平頭倒角→磁粉探傷→稱重測長→標(biāo)志出廠。
四、我國管道用鋼管需求及鋼管束造業(yè)現(xiàn)狀
1.需求
東營—黃島輸油管線全部采用從日本進口的UOE直縫管近4萬噸。
上海寶山鋼鐵公司已能生產(chǎn)X級中厚鋼板；甘肅省酒泉鋼鐵公司正進行技能改造，也將建成一條為制管提供板材的軌制線。
西氣東輸及其它主要管道鋪設(shè)工程年需求量在100萬噸以上（進口）。總的市場需求量在1500萬噸左右。
2.現(xiàn)狀
我國現(xiàn)有六大焊接鋼管廠，即寶雞石油鋼管廠、華北石油鋼管廠、沙市石油鋼管廠、資陽石油鋼管廠、勝利石油鋼管廠和遼陽石油鋼管廠，其主導(dǎo)產(chǎn)品都是埋弧螺旋焊接鋼管。今朝，在建的大口徑直縫埋弧焊管生產(chǎn)項目有：華北石油鋼管廠大直縫埋弧焊管生產(chǎn)線和沙市石油鋼管廠大直縫埋弧焊管生產(chǎn)線。已建成于2001年末竣工驗收的大口徑直縫埋弧焊管項目是由天水鍛壓機床廠為主組建的天水天力特殊的一種管公司。
3.大直縫埋弧焊管產(chǎn)品規(guī)格
壁厚：6mm~25.4mm；管徑：Φ406mm~Φ1200mm；長度：8000mm~12000mm；材質(zhì)：X42~X70。
材質(zhì)要求：X級鋼材，要求材料具有超純凈低硫、低碳、低磷、高強度、高韌性和良好焊接性。
“西氣東輸”工程所需直縫焊管規(guī)格（輪南至上海）：壁厚：25.4mm；管徑：Φ1016mm；長度：12000mm；材質(zhì)：X70。
產(chǎn)品精度：按美國制管協(xié)會BPI SPEL5L標(biāo)準(zhǔn)，進行大口徑直縫埋弧焊管的制造和各項精度檢測。產(chǎn)品執(zhí)行并達到BPI、BS、BS、DIN、GB標(biāo)準(zhǔn)。橢圓度公役±1%，直線度偏差不超過管長的0.2%。
五、PFP法大口徑直埋弧焊管主要生產(chǎn)設(shè)備簡介
1.鋼板銑邊機（Plate Edge Trimer）
主要用于鋼板加工，以保證鋼板兩邊平行，同時加工出焊接坡口。整機由兩臺銑邊機組成，兩邊同時銑削，每邊裝有多把固定的銑刀，在鋼板通過時進行銑削加工。其優(yōu)點是加工效率高，且產(chǎn)生的鐵屑易于運輸。
2.板料端頭預(yù)彎機（Plate End Drimping Machine）
主要用于需要折制成圓管的鋼板兩頭進行預(yù)彎處理。整機由兩臺端頭預(yù)彎機相對安裝在兩個底座上，由一臺電念頭及雙伸軸減速器同時動員安裝在呆板底部的左右扭轉(zhuǎn)絲杠扭轉(zhuǎn)，使兩臺端頭預(yù)彎機接近或遠離，從而對不同寬度鋼板兩頭頭同時進行預(yù)彎。主機先后配有出進料輥道，可將預(yù)彎成型的工件送入下一道工序。主機為D形床身，有三個主油缸和兩個活塞同步油缸，以保證滑塊工作時的同步。機床的預(yù)彎生產(chǎn)模型由相應(yīng)的管徑參數(shù)決定，由于對鋼板的端頭預(yù)彎是分段進行的，因此上下生產(chǎn)模型均有過渡段，即圓弧半徑逐漸變大，且圓心的位置也隨著變化，制止了分段預(yù)彎造成鋼板的撕裂等缺陷。
3.制管液壓機（Steel Pipe Forming Machine）
機床采用單板框式結(jié)構(gòu)，剛性好，強度高。主機采用了德國博世公司的電液比例同步液壓閥，左右立柱上各安裝一只光柵，與計算機、比例閥組成一閉環(huán)伺服控制，使滑塊連結(jié)同步運行，保證了呆板的高精度?；瑝K定位精度為0.05mm，重復(fù)定位精度為0.05mm。輔助設(shè)備由橫向送料機構(gòu)（送料精度誤差＜0.1mm＝、鋼板對中機構(gòu)、工件送出機構(gòu)等組成，出進料方便，對線精確。機床數(shù)控系統(tǒng)采用荷蘭DELEM DB-23E數(shù)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對Y一、Y二、X一、X二、X3、X4共六個數(shù)控坐標(biāo)軸的控制。主機同步精度、上下點定位精度、重復(fù)定位精度和操作機送料精度精確精密。
4.合縫預(yù)焊機（End Squaring & Tack Welding Machine）
用于對已壓制成型的啟齒管筒由上下模使其邊部合攏，并進行預(yù)焊，以連結(jié)鋼管的形狀，為下步工序的內(nèi)焊和外焊提供條件。呆板工作時，管筒由卡緊裝配定位，通過鏈條輸送裝配將鋼管送入合縫機，其上有先后壓頭與高低壓頭，壓頭通過液壓系統(tǒng)將力傳遞給鋼管，借傳動鏈條動員連續(xù)不停地合攏與點焊、焊接速率為2m/min。
5.鋼管內(nèi)焊機（Pipe Internal SBW）
用于對預(yù)焊后的管筒進行內(nèi)壁焊接。在焊接過程，管筒平放在輸送車上，輸送車的輸送速率確保均速，無沖擊振動。內(nèi)焊機采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，輸送車的位移量超過懸臂梁的長度，在懸臂梁的端部裝有焊接裝配，懸臂梁在管筒內(nèi)。當(dāng)輸送車以焊接速率退回時，管筒內(nèi)壁焊縫由埋弧焊工藝形成。該內(nèi)焊機通過懸臂梁將焊接電極、焊絲、焊劑及焊接電流提供到焊接處。
6.鋼管外焊機（Pipe External SBW）
用于對內(nèi)焊后的管筒進行外壁焊接。外焊時，管筒同樣平放在輸送車上，輸送車在焊頭下方勻速移動。該外焊機通過對地車驅(qū)動電機的變頻調(diào)速達到焊接所需要的速率。焊機機頭部位配有十字滑架，焊接過程中可實現(xiàn)水平、垂直方向的微調(diào)，以便控制焊接機頭的焊縫位置的對中，焊接速率為0.12m/min~1.2m/min。
7.鋼管擴徑機（Steel Pipe Expanding Machine）
是制管生產(chǎn)線中的主機之一。該擴徑機采用機械擴徑，其目的是通過將管子擴張到屈服點而達到對管子的整形和矯直，并且可以消除殘余內(nèi)應(yīng)力。擴徑機由送管小車、擴徑頭組成。擴徑頭由幾個扇形塊組成的芯棒安裝在楔形板上，而楔形板固定在液壓缸的活塞桿上。當(dāng)液壓缸活塞和楔形板向右移或向左移時，構(gòu)成芯棒表面的扇形塊向外擴展或由大變小。
擴徑機的能力可以擴壁厚達25mm的鋼管，擴徑量為1%~1.5%。
8.水壓試驗機（Hydrostatic Testing Machine）
用于鋼管的嚴(yán)密封閉性試驗，機床的總體布局類同于臥式四柱壓力機，前壓頭靠主液壓缸推動并提供壓力；后壓頭裝在一行走小車上，根據(jù)不同管長，用插銷與四根拉力柱固定。試驗時，鋼管與先后頭之間端面彌縫，先低壓充水，后采用一增壓器高壓充水，直到焊管內(nèi)水壓達到試驗要求的壓力。另一端主液壓缸內(nèi)的油壓同時上升，達到某一值后和水壓壓力連結(jié)一動態(tài)平衡，保壓約10s，檢測焊管有無泄漏。
9.平頭倒角機（Dhamfering）
用于鋼管兩頭的銑削定長和倒角。該機布局采用兩套銑削機構(gòu)（滑臺及刀盤裝配）由兩頭對面布置，鋼管進入兩銑削機構(gòu)中間后托起，兩銑削機構(gòu)同時完成趨近、夾緊、加工等工作。
該機除滑臺趨近運動采用電機減速后利用齒輪齒條傳動副運動外，剩下動作全部采用液壓電氣驅(qū)動，自動化程度高，效率高（工作效率為15分/根）。
10.超聲波探傷儀（Ultrasonic Inspection Test）
由操作室及導(dǎo)軌和扭轉(zhuǎn)機構(gòu)等組成的超聲波探傷設(shè)備，可對鋼管進行缺陷探傷。
11.X光探傷機（X-Ray Testing Machine）
由升降懸臂部分、圖象增強器、小車出進料數(shù)目級道、車體、車上扭轉(zhuǎn)輥、小車導(dǎo)軌及支座、PLD和電控柜組成的X光探傷設(shè)備，可對鋼管焊縫缺陷、材料缺陷和裂紋進行探傷。
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