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1、防止ERW焊管成型中表面损伤的七个办法作者： 朱剑明 无锡精华冷弯型钢设备制造有限公司潘松华 无锡普利赛斯制管有限公司 2009-9-6摘要： ERW焊管成型中,管子表面损伤是生产高精度管和高光洁度管时致命的质量缺陷。究竟管子表面是因为什么原因而损伤?在国内企业现有设备工艺条件下，怎样防止管子表面的损伤？本文介绍了七条工艺技术措施。关键词:E高频焊管,表面损伤，在W焊管成型中,管子表面损伤是普遍存在的缺陷。通常，表面损伤只要不影响尺寸精度，这种表面缺陷对于一般的结构用管是影响不大的。可是,表面缺陷对于高精度管和高光洁度管，却是致命的质量缺陷。近十年来，国内不少大型企业陆续引进了国外各类先进机组
2、,包括排辊机组，FFX机组等.进口机组可以生产像PI5/PICT标准那样的高等级高强度管，但是,仍然无法从根本上避免表面损伤的问题.进口机组很贵，动辄数亿，国内绝大多数企业既买不起,也用不起。在现实条件下,我们必须靠土办法来解决问题，发挥全体工人和技术人员的创新精神，对现有的设备,刀具，生产工艺进行技术革新和改造。实践证明,土办法可以解决大问题，土办法就是中小企业的创新之路,也是我们今天在严酷的市场竞争条件下的生存之路，发展之路。表面损伤的种类及形成原因1， 刀痕刀痕-主要是经高频焊接后，去除内外毛刺后留下的焊缝处加工痕迹。刀痕分为外刀痕和内刀痕，分布于焊缝内外。其缺陷形状主要为三种:1,平整
3、条状刀痕;2，波纹或锯刺形刀痕；3,焊缝加工面与管壁连接处的过渡台阶。 形成原因:（)平整条状刀痕。形成原因主要是刀具调节不准确，加工面高于或低于管壁；（2）波纹或锯刺形刀痕。形成原因主要是刀具刃面磨损,崩口；（3）过渡台阶.这种情况多见于排辊成型。形成原因主要是带料走偏，导致排辊组的挡边辊在成型时单边压紧力过大,管坯边缘产生堆积变厚.内、外刀痕一旦形成，无法通过精整和定径来消除。2， 压痕压痕存在于焊管焊缝两侧表面，压痕一般有三种情况： ,前道W打头实弯时，过大的压紧力和弯曲力使管材边缘变形；，排辊成型时,为防止带料偏离中心线，挡辊导致带料边缘增厚。3，成型模辊磨损,或是粘结了铁屑等,管坯表
4、面产生斑痕。压痕是钢材产生塑性变形的结果，准确地说,是焊管成型时塑性变形错位的结果.焊管成型是利用辊压使钢材产生塑性变形，可是如果管坯成型时辊压位置错位,就会产生边缘变形,增厚等压痕。其中，管坯的W打头实弯成型，排辊式机组的防偏挡辊处，是产生压痕的关键工序.斑痕则是因为实弯模辊发生缺损和粘附。表面压痕的损伤状况和损伤程度，与成型模辊的压紧力大小,以及模辊表面的粗糙度有关。（见图2，图3) 多数企业都在同一台机组,同一套模辊来生产不同钢级，不同规格的产品，这给实际操作带来很大困难.Q23钢和7钢屈服强度相差一倍以上，成型1m壁厚与成型3mm壁厚成型力相差更大.在实际生产中，不同的钢板厚度，钢号钢
5、级,辊轴间隙，模辊磨损状况，对每台机组,每一道次的操作工艺，都有特定的要求，如上下辊的间隙，压紧力，等等。绝大多数企业的操作工都在生产实践中积累机组调整的“诀窍”,个人因素成了产品质量的最大保障。在今天企业内普遍的竞争条件下,这种个人“诀窍”往往成为影响质量,甚至影响生产稳定的因素,管理者也束手无策。管坯的打头实弯成型和排辊式机组的防偏挡辊所造成的压痕，都与操作工艺有关。科学而简明地制定操作规程，才是解决成型压痕的根本途径。焊管的压痕程度与厚径比(厚度/直径之比）和钢材的强度有关.原因是成型厚壁管和高强度管时，压紧力和弯曲力很大所致.厚径比越大，越容易产生压痕；钢材的屈服强度越高，越容易产生压
6、痕。3， 擦痕擦痕-焊管表面的条纹形擦伤，主要分布于管子两侧。实弯与自由弯曲都可造成擦伤.造成擦伤的主要原因是模辊在成型时,管坯的直线运动与模辊的圆周运动之间存在着线速度差，使得模辊与工件之间产生滑移摩擦,压紧力越大，擦痕越深。线速度差的大小,与模辊对管坯的接触线长度和位置有关。表1：（精整和定径万能机架对合式闭口辊成型线速度差)序号钢管直径(m）模辊大端直径（mm）模辊小端直径（m）机组成型速度（米/in)线速度比线速度差(m/s)11601505米mi.30。5ms273470200米/in240.7m/s340662500米/mi2.60。8 /s4850202米/in3.71。m/s5
7、从表1可见,在所有成型工序中，采用对合式闭口辊的定径,精整工序的线速度差较大,114mm以上大口径管子在精整和定径时，对合式闭口辊的线速度差达0m/s以上.随着管径加大,模辊辊径随之变大,线速度差也呈加大的趋势.防止表面损伤的七个办法()改进内外毛刺刀具结构对高频焊接焊缝的外毛刺，一般都是采用单刀刨削.在高频焊接不稳定的情况下,单刀刨削很容易损坏，采用双梯次刨刀是个有效的办法.双梯次外毛刺刨刀的第一层刨刀粗刨，第二层精刨，粗刨刀采用平刃，负前角精刨刀采用弧刃,正前角。双梯次外毛刺刨刀使刀具切削负荷分散化，对于因高频焊接不稳定所造成的大毛刺，厚壁管等效果明显，既保证了切削面平整,又避免了刀具不合
8、理的磨损，崩口。需要注意的是，焊接处因为有水冷却，焊接毛刺的温度会因迅速下降而变得难以切削，所以双刀之间的间距设计不能太远，刀具的位置设计必须考虑排屑的顺畅。内毛刺刀受管径限制，调节比较困难。利用现有的内毛刺刀进行改进，使环形刀片可以沿圆周方向三等分定位，每一个切削面为20度,当发现刀片崩刃后，环形内毛刺刀片可以方便地转过120度。(2）采用工艺卡板为保证每一道次上下辊的成型间隙，根据不同材质，不同壁厚产品的生产经验，设计成专用的工艺卡板.这种专用的工艺卡板以机架台面为基准,每一道成型辊只要按卡板调节到位置,就可以保证在成型时准确完全弯曲而避免压伤。工艺卡板还有二个很重要的作用,1，保证成型辊
9、左右压下时间隙对称，压力对称,有效地防止带料走偏,这在排辊成型中特别重要；2，规范了操作规程,保障了正常生产，避免了人为因素造成的交接班之间的矛盾。（3）实弯成型辊采用非圆辊形曲线成型是实弯主要工序，所谓非圆辊形曲线，主要是指渐开线曲线和阿基米德螺旋曲线.日本中田公司发明的FF成型，就是采用了渐开线模辊。渐开线曲线加工复杂，精度要求高，特别是调整模辊时,渐开线的角灵敏度太高，难以准确定位，所以建议采用简化的阿基米德螺旋曲线.采用非圆辊形曲线的主要目的是为了一辊多用，在生产多种型号规格时不需要换辊.实际上采用非圆辊形曲线还减少了成型擦伤，因为非圆辊形曲线在实弯时只有线接触而不是面接触,大大减少了
10、成型辊因线速度差而造成的擦伤。(4）采用主/被动式传动主/被动式传动包括两种方式：1，机组传动分段设置。4mm以下小型机组可设置2段传动;27mm以上大型机组可设置34段传动。分段设置的原则是定径精整必配(中道定径,后道精整），后大前小（精整动力配置大于定径,定径动力配置大于边缘实弯）.2，同一道次传下带上。一般成型时都采用上下辊同步传动,为减少线速度差,可在打头,边缘弯曲，中心弯曲等工序均采用主/被动成型方式.采用主/被动成型辊传动的原则是：下辊带动上辊，外成型辊带动内成型辊.采用主/被动成型方式时，被动辊与主轴之间的连接从键连接改为滚动轴承连接。滚动轴承选用四排圆柱滚子轴承。在定径精整工序
11、，模辊与工件发生全圆周接触。由于设模辊接触投影线各点对工件的线速度不同,当管子前进时，被动辊与工件必定要发生相对滑动，这种滑动既会擦伤管子表面，也使模辊产生局部磨损。所以，采用主/被动式传动方式，必须重点改善模辊与工件之间的冷却和润滑,以减少被动辊将与工件之间的滑移摩擦。（5)万能机架采用四辊结构焊管成型在定径和精整工序，通常采用封闭机架(俗称万能机架)。万能机架传统的定径和精整模辊结构一般为两辊式.如改成四辊式,线速度差会减少很多。四辊式有四边结构和菱形结构。菱形模辊结构如图5 图5表明，万能机架采用菱形结构后,线速度差可比对合式模辊降低。由于菱形结构在传动布置上比较困难，一般多设置为被动式
12、.()改善表面润滑。焊管机组本身必须配置冷却系统,我们可以利用这个系统同时作为改善表面质量的润滑系统。根据焊管机组生产工艺的要求,需要选用合适的工艺冷却潤滑方式.工艺冷却潤滑方式一般分为两类:喷淋循环.这种方式流量大,散热快，用量大,易污染,适用于大批量通用管的生产。滴注涂覆。这种方式油膜厚度均匀,但冷却潤滑系统结构复杂，适用于中小批量的高等级管的生产。常用的潤滑剂分为非水溶性潤滑剂和水溶性潤滑剂两类。水溶性潤滑剂又分为乳化液型，有机可溶型和无机溶解型三种,其中以乳化液型应用最广.一般机组多使用水溶性潤滑剂,它价格低廉，处理简单，但是产品容易产生锈蚀.非水溶性潤滑剂主要是粘度较低的潤滑油,用于高等级钢管的生产。所有废液都要经过处理,达到国家排放标准才能排放.（)模辊材料必须适应成型产品的材质成型模辊并不是越硬越好，对于成型不同的材料，模辊材料及其表面处理,要作相应的改变。表2 常用成型模辊材料序号模辊材料表面硬度适合管材备注145#钢调质，表面镀硬铬2GCr1淬火，3Cr12/Cr12Mo淬火49r2MoCMoV/CMoV5文中如有不足，请您指教！ /
