焊接鋼管的生產(chǎn)方法與工藝流程
一、 直縫埋弧焊鋼管
1、直縫埋弧焊管特點(diǎn)簡(jiǎn)介
直縫埋弧焊管的生產(chǎn)工藝靈活可生產(chǎn)范圍內(nèi)的任何規(guī)格與壁厚，生產(chǎn)效率較高頻直縫焊鋼管、螺旋焊鋼管要低。直縫埋弧焊管最大優(yōu)勢(shì)就在于可以生產(chǎn)高頻鋼管、螺旋鋼管、甚至無(wú)縫鋼管都不能生產(chǎn)的規(guī)格型號(hào)。直縫埋弧焊管生產(chǎn)成本比高頻鋼管、螺旋鋼管要高，但比起無(wú)縫鋼管價(jià)格優(yōu)惠空間很大。直縫埋弧焊管可以生產(chǎn)高頻鋼管以及螺旋鋼管不能生產(chǎn)的材質(zhì)，比如高頻鋼管通常是生產(chǎn)國(guó)內(nèi)常用規(guī)格，并批量生產(chǎn)庫(kù)存，通常材質(zhì)為：Q195、Q235、Q345......，其他較硬鋼板材質(zhì)高頻設(shè)備和螺旋設(shè)備目前國(guó)內(nèi)還不能生產(chǎn)。直縫埋弧焊管在國(guó)內(nèi)的重型鋼結(jié)構(gòu)工程和流體管道工程，基礎(chǔ)打樁工程中得到廣范應(yīng)用。
2、制管工藝及主要設(shè)備
1)成型前工序及主要設(shè)備
鋼板→真空吊→鋼板超聲波檢測(cè)→銑邊→預(yù)彎。
預(yù)彎?rùn)C(jī)：鋼板的預(yù)彎分為輥式預(yù)彎和模壓式預(yù)彎兩種，如下圖所示。
圖1 輥式預(yù)彎?rùn)C(jī)和模壓式預(yù)彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
2)JCO成型工序及設(shè)備
J成型→C成型→O成型。
鋼板經(jīng)輸送輥道送入油壓床定位后，第一次將1/3板寬經(jīng)上下模具成型，稱為“J成型”;第二次成型另一端1/3板寬，稱為“C成型”;最后從板中央成型剩下1/3板寬，得到一圓管筒形狀，稱為“O成型”。
圖2 JCO成型工藝示意圖
a)“O”沖壓成型 b)“C”沖壓成型 c)“J”沖壓成型
3)成型后工序
預(yù)焊(CO2保護(hù)焊)→焊引(熄)弧板→內(nèi)焊→外焊→去引(熄)弧板→吸渣→整圓→X射線檢測(cè)→超聲波檢測(cè)→前水沖洗→全管體機(jī)械擴(kuò)徑→后水沖洗→矯直→水壓試驗(yàn)→超聲波檢測(cè)→管端焊縫修磨→機(jī)械修端→X射線檢測(cè)→管端X射線檢測(cè)→管端超聲波檢測(cè)→管端磁粉檢測(cè)→稱重與測(cè)量→成品檢驗(yàn)→外防腐→內(nèi)防腐→噴標(biāo)→包裝入庫(kù)。
預(yù)焊設(shè)備：預(yù)焊設(shè)備包括送進(jìn)與合縫裝置、焊接操作機(jī)、焊接系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。成型后的鋼管通過(guò)送進(jìn)裝置送到合縫裝置和焊接系統(tǒng)進(jìn)行焊接。預(yù)焊裝置如圖3所示。
圖3 鋼管預(yù)焊系統(tǒng)
鋼管內(nèi)面焊接設(shè)備：鋼管吊入焊機(jī)定位后，利用一前端裝設(shè)導(dǎo)輪的直桿，將其至于焊道處導(dǎo)引焊接保持一直線，直桿前端裝設(shè)焊條押送機(jī)，押送焊絲及焊機(jī)到輸送箱，使焊劑靠自重下落，直桿再由臺(tái)車(chē)載送按焊接速度緩緩后退。
鋼管外面焊接設(shè)備：鋼管吊入焊機(jī)定位后，利用一臺(tái)車(chē)載送焊絲押送機(jī)及焊機(jī)輸送盤(pán)，并使焊藥靠自重下落，對(duì)焊接處起保護(hù)作用，臺(tái)車(chē)按焊接速度緩緩移動(dòng)。圖4為埋弧焊簡(jiǎn)圖。
圖4 埋弧焊示意圖
整圓、擴(kuò)徑、矯直機(jī)：整圓由來(lái)自上下輥動(dòng)力傳動(dòng)的壓延力，強(qiáng)迫壓縮鋼管通過(guò)整圓機(jī)，并使鋼管在屈服點(diǎn)下永久變形。
擴(kuò)徑機(jī)屬于直縫金屬焊管整形設(shè)備，它是用錐體擴(kuò)脹頭，在鋼管內(nèi)擴(kuò)脹，達(dá)到消除鋼管的成型壓力和焊接應(yīng)力，并保證直縫焊鋼管全長(zhǎng)段真徑大小一致,設(shè)備由小車(chē)，擴(kuò)脹器，工作套筒，固定座，油缸，潤(rùn)滑站，臺(tái)架，液壓站，電控系統(tǒng)組成，擴(kuò)脹器設(shè)置在小車(chē)，擴(kuò)脹器由工作套筒連接在油缸上，擴(kuò)脹器是由擴(kuò)脹頭，擴(kuò)脹塊，導(dǎo)向盤(pán)，拉桿等組成。通過(guò)分段式機(jī)械擠脹工藝保證直縫金屬焊管外形定徑，消除應(yīng)力的大型設(shè)備。矯直機(jī)通過(guò)壓力或矯直輥對(duì)棒材等進(jìn)行擠壓使其改變直線度。
超聲波檢查設(shè)備：在水壓試驗(yàn)前后均需對(duì)焊道進(jìn)行超聲波檢查。
二、直縫高頻電阻焊鋼管
1、直縫高頻電阻焊鋼管(ERW)與直縫埋弧焊鋼管(UOE)對(duì)比
1)原材料和生產(chǎn)能力的差別
ERW鋼管原材料是熱軋鋼卷，UOE鋼管原材料是冷軋鋼板。因此，ERW鋼管可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流水線作業(yè)，生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)成本低;而UOE鋼管是用鋼板來(lái)加工，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)流水線作業(yè)，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高。
2)焊接區(qū)別
ERW鋼管焊接不需要加焊絲;UOE鋼管則需添加焊絲。
3)產(chǎn)品區(qū)別
ERW鋼管受鋼卷厚度的限制，一般可生產(chǎn)的最大厚度為25mm，可生產(chǎn)的最大口徑為660mm;而UOE鋼管可生產(chǎn)的最大厚度為40mm，可生產(chǎn)最大口徑只受鋼板寬度的限制，目前可生產(chǎn)最大口徑為1422mm。
4)應(yīng)用區(qū)別
ERW鋼管主要應(yīng)用于天然氣、成品油、原油、礦漿等陸地長(zhǎng)輸管線。UOE鋼管主要應(yīng)用于高壓的海底長(zhǎng)輸管線、高寒地區(qū)等。
2、制管工藝及主要設(shè)備
開(kāi)卷→矯平→剪切對(duì)焊→活套儲(chǔ)料→板探→修邊→輥式成型→高頻焊接→去內(nèi)外毛刺→在線超聲波檢測(cè)→中頻退火→空冷→水冷→定徑→矯直→切斷→尺寸與外觀初檢→修端→水壓測(cè)試→全管超聲波檢測(cè)→離線焊縫超聲波檢測(cè)→管端超聲波檢測(cè)→尺寸與外觀終檢→涂防銹漆→噴標(biāo)→管端保護(hù)→綜合檢查及入庫(kù)。
其中開(kāi)卷機(jī)、矯平機(jī)、剪切對(duì)焊機(jī)和儲(chǔ)料倉(cāng)是為了不間斷的提供給成型機(jī)帶鋼，提高生產(chǎn)效率而必不可少的設(shè)備。
剪切對(duì)焊機(jī)：將前一鋼卷的尾部與后一鋼卷的頭部剪切與對(duì)接。
活套儲(chǔ)料裝置：活套是保證高頻直縫焊管自動(dòng)化生產(chǎn)不可缺少的重要設(shè)備，起到確保儲(chǔ)料、供料以及主軋機(jī)連續(xù)工作的作用。如下圖所示。
圖5 高頻焊接活套儲(chǔ)料裝置
成型過(guò)程(軋輥卷管)：板子在形成管子的過(guò)程中的變形主要表現(xiàn)在連續(xù)的橫向和縱向兩個(gè)方面，而施加在其上的約束力則是通過(guò)軋輥的孔型和軋機(jī)的布置兩個(gè)方面來(lái)實(shí)施的，軋輥孔型使鋼板產(chǎn)生橫向變形，軋機(jī)布置使鋼板產(chǎn)生縱向變形。下圖所示為焊管的成型過(guò)程。
圖6 焊管成型過(guò)程示意
高頻焊接：借助高頻電流的集膚效應(yīng)可以使高頻電能量集中于焊[2]件的表層，而利用鄰近效應(yīng)，又可控制高頻電流流動(dòng)路線的位置和范圍。當(dāng)要求高頻電流集中于焊件的某一部位時(shí)，只要將導(dǎo)體與焊件構(gòu)成電流回路并使導(dǎo)體靠近焊件上的這一部位，使它們相互之間構(gòu)成鄰近導(dǎo)體，就能實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求。高頻焊就是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)的具體形式和特殊要求，主要運(yùn)用集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使焊件待焊處的表層金屬得以快速加熱而實(shí)現(xiàn)焊接。如下圖所示。
圖7 高頻焊接示意圖
三、螺旋縫埋弧焊鋼管
1、螺旋縫埋弧焊鋼管特點(diǎn)簡(jiǎn)介
螺旋焊管是將低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼帶按一定的螺旋線的角度(叫成型角)卷成管坯，然后將管縫焊接起來(lái)制成，它可以用較窄的帶鋼生產(chǎn)大直徑的鋼管。其規(guī)格用外徑*壁厚表示，焊管應(yīng)保證水壓試驗(yàn)、焊縫的抗拉強(qiáng)度和冷彎性能要符合規(guī)定。主要用于石油、天然氣的輸送管線。
2、制管工藝及主要設(shè)備
開(kāi)卷→矯平→剪切對(duì)焊→銑邊→板邊預(yù)彎→成型→內(nèi)外焊→切斷→超聲波檢測(cè)→X射線檢測(cè)→管端焊縫修磨→管端擴(kuò)徑→水壓測(cè)試→超聲波檢測(cè)→修端→X射線檢測(cè)→成品檢驗(yàn)→噴標(biāo)→入庫(kù)。
四、方、矩形管
1、方、矩形管用途
方、矩形管用途主要為建筑，機(jī)械制造，鋼鐵建設(shè)項(xiàng)目，造船，太陽(yáng)能發(fā)電支架，鋼結(jié)構(gòu)工程，電力工程，電廠，農(nóng)業(yè)和化學(xué)機(jī)械，玻璃幕墻，汽車(chē)底盤(pán)，機(jī)場(chǎng)等。
2、制管工藝及主要設(shè)備
開(kāi)卷→矯平→剪切對(duì)焊→圓盤(pán)剪邊→活套儲(chǔ)料→滾式成型→高頻焊接→去內(nèi)外毛刺→水冷卻→整形→探傷→切斷→→涂防銹漆→檢驗(yàn)→噴標(biāo)→綜合檢查及入庫(kù)。
焊接鋼管生產(chǎn)流程圖：
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