大口径直缝埋弧焊管制造技术

《大口径直缝埋弧焊管制造技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大口径直缝埋弧焊管制造技术（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、大口径直缝埋弧焊管制造技术大口径直缝埋弧管主要承担海洋及陆地油气、石油及天然气、煤及矿桨等介质 的管道输送，尤其适合我国目前正在建设的“西气东输”工程，亦可用于出口 和替代进口。德国 SMSMEER（原国际著名的曼内斯曼）公司、日本 NKK 公司、 日本 O.T.K（大阪特殊钢管厂）、印度 WELSPVN 制管公司、韩国现代重工和世 亚公司，都有其独到的制管技术，皆为国际制管业的精英。 一、国际制管技术工艺方法及特点 国外生产大口径直缝埋弧焊管的成形方法有：UOE 法、CFE 排辊成形法、 RBE 辊弯成形法，JCOE 成形法、C 成形法、PFP 逐步折弯成形法等。简单介绍如 下： 1.UOE

2、 法首先将预弯边的钢板在 U 压力机的成形模内压成 U 型，然后在 O 压力 机的成形模内再压成 O 形焊接成管后再整体扩径。UOE 法是当今国际上最先进 的成形方法之一，至今世界上已有这种成形焊管机组近 30 套，UOE 法以生产效 率高和产品质量好著称，但没备价格昂贵，投资规模大。 2.CFE 法的排辊成形机由预成形机架、平辊机架、边缘弯曲辊及小排辊机架组 成，由于设置了许多相同的小排辊，使得成形过程中钢板边缘的轨迹近乎是直 线的，避免了“边缘拉伸”现象。CFE 法成形质量好，其产品质量与 UOF 法无 区别。该法使用原料为热辊带钢卷，这一点与其它成形法均不同。它主要适用 于大批量、单一品

3、种钢管的生产，但难以生产高强度厚壁钢管及大口径钢管。 3.RBE 辊弯成形法将钢板在三辊或四辊之间经多次滚压成形，此种方法生产出 的焊管在使用性能和可靠性上均接近 UOE 焊管。RBE 法投资少，建厂快，产量 适中且灵活性较大，对市场适应性强，近年来该方法在一些发展中国家得到了 应用。但由于该成形法成形上辊中部无支撑，受其刚度的限制，成形钢管直径 不能小于 508mm（20in），降低了市场占有率，我国不少管道的直径在 508mm 以下。 4.JCOE 成形法，首先在水压机上把钢板压成 J 形，两侧压边后，经多次冲压成 形为 C 形，最后经半 O 形上模具压成 O 形。JCOE 法其产品质量与

4、 UOE 焊管接近， 而作业线价格远低于 UOE 机组，但其生产效率低。 5.C 成形法用两台 C 成形机代替 UOE 机组中的 U 压力机和 O 压力机，其成形过 程为：经预弯边的钢板首先在第一台压力机上成形钢板的一半，接着在另一压 力机上成形钢板的另一半，从而得到 O 形圆管。C 成形法生产的焊管尺寸合适， 产量适中，生产线价格较低。 6.PFP 逐步折弯成形法是将端头预弯的钢板在压力机上以较小的步长，较多的 次数逐步对板料进行折弯，最后经钢管合缝焊机成形为圆管。PFP 法因每次压 下量小，故压力机吨位不大，因此投资也较小，该种方法可以成形不同管径，不同壁厚的焊管，加工的直径可小于 406

5、mm，生产的焊管质量较好，产量适中。二、制造工艺分析对比 1.通过对焊管成形工艺方法及其特点的分析和对比，UOE 法产品质量好， 生产效率高，是目前世界上最先进的焊管成形方法，但价格十分昂贵，全套设 备进口价格约 2 亿美元。由于我国管道建设往往具有波动性和突发性，市场起 伏较大，在目前对长远的国内市场尚无十分把握，国际贸易还处在起步阶段的 条件下，采用 UOE 法的风险较大。 2.RBE 辊弯成形法、C 成形法及 PFP 逐步折弯成形法较为适合我国的实际，其焊 管尺寸合适，产量适中，机组价格较低，国内企业完全有能力承担。 3.PFP 逐步折弯成形与 RBE 辊弯成形法比较，两者的特点大体相同

6、，但 PFP 法 生产的焊管直径可小于 406mm，这一点是 RBE 法所做不到的，PFP 法生产线具有 更强的市场适应能力。PFP 法投资在 65008000 万元左右。PFP 法成型机组比 C 成型法主机机组简单。在我国大口径直缝埋弧焊管设备目前空白的情况下，对 于国内第一条新建机组来说，选择 PFP 成型机更为有利。 三、PFP 法大口径直缝埋弧焊管生产线工艺 板材超声波探伤铣边预弯成形合缝预焊内焊外焊超声波探 伤X 射线探伤扩径整圆水压试验超声波探伤X 射线探伤平头倒角 磁粉探伤称重测长标记出厂。 四、我国管道用钢管需求及钢管制造业现状 1.需求 东营黄岛输油管线全部采用从日本进口的

7、UOE 直缝管近 4 万吨。 上海宝山钢铁公司已能生产 X 级中厚钢板；甘肃省酒泉钢铁公司正进行技术改 造，也将建成一条为制管提供板材的轨制线。 西气东输及其它主要管道铺设工程年需求量在 100 万吨以上（进口）。总 的市场需求量在 1500 万吨左右。 2.现状 我国现有六大焊接钢管厂，即宝鸡石油钢管厂、华北石油钢管厂、沙市石 油钢管厂、资阳石油钢管厂、胜利石油钢管厂和辽阳石油钢管厂，其主导产品 都是埋弧螺旋焊接钢管。目前，在建的大口径直缝埋弧焊管生产项目有：华北 石油钢管厂大直缝埋弧焊管生产线和沙市石油钢管厂大直缝埋弧焊管生产线。 已建成于 2001 年底竣工验收的大口径直缝埋弧焊管项目是

8、由天水锻压机床厂为 主组建的天水天力特种管公司。 3.大直缝埋弧焊管产品规格 壁厚：6mm25.4mm；管径：406mm1200mm；长度：8000mm12000mm； 材质：X42X70。 材质要求：X 级钢材，要求材料具有超纯净低硫、低碳、低磷、高强度、高韧性和良好焊接性。 “西气东输”工程所需直缝焊管规格（轮南至上海）：壁厚：25.4mm；管 径：1016mm；长度：12000mm；材质：X70。 产品精度：按美国制管协会 API SPEL5L 标准，进行大口径直缝埋弧焊管的制造 和各项精度检测。产品执行并达到 API、BS、AS、DIN、GB 标准。椭圆度公差 1%，直线度偏差不超过管

9、长的 0.2%。五、PFP 法大口径直埋弧焊管主要生产设备简介 1.钢板铣边机（Plate Edge Trimer） 主要用于钢板加工，以保证钢板两边平行，同时加工出焊接坡口。整机由 两台铣边机组成，两边同时铣削，每边装有多把固定的铣刀，在钢板通过时进 行铣削加工。其优点是加工效率高，且产生的铁屑易于运输。 2.板料端头预弯机（Plate End Crimping Machine） 主要用于需要折制成圆管的钢板两端进行预弯处理。整机由两台端头预弯 机相对安装在两个底座上，由一台电动机及双伸轴减速器同时带动安装在机器 底部的左右旋转丝杠旋转，使两台端头预弯机接近或远离，从而对不同宽度钢 板两端头

10、同时进行预弯。主机前后配有进出料辊道，可将预弯成型的工件送入 下一道工序。主机为 C 形床身，有三个主油缸和两个活塞同步油缸，以保证滑 块工作时的同步。机床的预弯模具由相应的管径参数决定，由于对钢板的端头 预弯是分段进行的，因此上下模具均有过渡段，即圆弧半径逐渐变大，且圆心 的位置也随着变化，避免了分段预弯造成钢板的撕裂等缺陷。 3.制管液压机（Steel Pipe Forming Machine） 机床采用单板框式结构，刚性好，强度高。主机采用了德国博世公司的电 液比例同步液压阀，左右立柱上各安装一只光栅，与计算机、比例阀组成一闭 环伺服控制，使滑块保持同步运行，保证了机器的高精度。滑块定位

11、精度为 0.05mm，重复定位精度为 0.05mm。辅助设备由横向送料机构（送料精度误差 0.1mm、钢板对中机构、工件送出机构等组成，进出料方便，对线准确。机 床数控系统采用荷兰 DELEM DA-23E 数控系统，可实现对 Y1、Y2、X1、X2、X3、X4 共六个数控坐标轴的控制。主机同步精度、上下点定 位精度、重复定位精度和操作机送料精度准确精密。 4.合缝预焊机（End Squaring & Tack Welding Machine） 用于对已压制成型的开口管筒由上下模使其边部合拢，并进行预焊，以保 持钢管的形状，为下步工序的内焊和外焊提供条件。机器工作时，管筒由卡紧 装置定位，通过

12、链条输送装置将钢管送入合缝机，其上有前后压头与高低压头， 压头通过液压系统将力传递给钢管，借传动链条带动连续不断地合拢与点焊、 焊接速度为 2m/min。 5.钢管内焊机（Pipe Internal SAW） 用于对预焊后的管筒进行内壁焊接。在焊接过程，管筒平放在输送车上， 输送车的输送速度确保均速，无冲击振动。内焊机采用悬臂梁结构，输送车的位移量超过悬臂梁的长度，在悬臂梁的端部装有焊接装置，悬臂梁在管筒内。 当输送车以焊接速度退回时，管筒内壁焊缝由埋弧焊工艺形成。该内焊机通过 悬臂梁将焊接电极、焊丝、焊剂及焊接电流提供到焊接处。6.钢管外焊机（Pipe External SAW） 用于对内焊

13、后的管筒进行外壁焊接。外焊时，管筒同样平放在输送车上， 输送车在焊头下方匀速移动。该外焊机通过对地车驱动电机的变频调速达到焊 接所需要的速度。焊机机头部位配有十字滑架，焊接过程中可实现水平、垂直 方向的微调，以便控制焊接机头的焊缝位置的对中，焊接速度为 0.12m/min1.2m/min。 7.钢管扩径机（Steel Pipe Expanding Machine） 是制管生产线中的主机之一。该扩径机采用机械扩径，其目的是通过将管 子扩张到屈服点而达到对管子的整形和矫直，并且可以消除残余内应力。扩径 机由送管小车、扩径头组成。扩径头由几个扇形块组成的芯棒安装在楔形板上， 而楔形板固定在液压缸的活

14、塞杆上。当液压缸活塞和楔形板向右移或向左移时， 构成芯棒表面的扇形块向外扩展或缩小。 扩径机的能力可以扩壁厚达 25mm 的钢管，扩径量为 1%1.5%。 8.水压试验机（Hydrostatic Testing Machine） 用于钢管的密闭性试验，机床的总体布局类同于卧式四柱压力机，前压头 靠主液压缸推动并提供压力；后压头装在一行走小车上，根据不同管长，用插 销与四根拉力柱固定。试验时，钢管与前后头之间端面密封，先低压充水，后 采用一增压器高压充水，直至焊管内水压达到试验要求的压力。另一端主液压 缸内的油压同时上升，达到某一值后和水压压力保持一动态平衡，保压约 10s，检测焊管有无泄漏。

15、9.平头倒角机（Chamfering） 用于钢管两端的铣削定长和倒角。该机布局采用两套铣削机构（滑台及刀 盘装置）由两端对面布置，钢管进入两铣削机构中间后托起，两铣削机构同时 完成趋近、夹紧、加工等工作。 该机除滑台趋近运动采用电机减速后利用齿轮齿条传动副运动外，其余动 作全部采用液压电气驱动，自动化程度高，效率高（工作效率为 15 分/根）。 10.超声波探伤仪（Ultrasonic Inspection Test） 由操作室及导轨和旋转机构等组成的超声波探伤设备，可对钢管进行缺陷 探伤。 11.X 光探伤机（X-Ray Testing Machine） 由升降悬臂部分、图象增强器、小车进出料数量级道、车体、车上旋转辊、 小车导轨及支座、PLC 和电控柜组成的 X 光探伤设备，可对钢管焊缝缺陷、材 料缺陷和裂纹进行探伤。