??? 介紹了大直縫焊接鋼管UOE成形工藝的特點(diǎn), 以規(guī)格為711mm*15.9mm*12200mm直縫焊接鋼管的試制生產(chǎn)為例, 考察了試制樣品的成形精度。
??? 各項(xiàng)測試結(jié)果表明, 所擬定的UOE成形工藝技術(shù)路線合理, 可進(jìn)行該規(guī)格產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。
1 引言
大直縫焊接鋼管主要用于裝配石油、天然氣等能源介質(zhì)的輸送管道。目前, 其產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝主要包括UOE、RBE、JCOE、Hu-Metal等幾種。生產(chǎn)過程中, 板料經(jīng)過變形, 成為具有一定開口大小的鋼制卷筒, 形狀如圖1所示。然后進(jìn)行焊接, 封閉鋼制卷筒的開口。之后, 再通過擴(kuò)徑提高制品精度。從目前直縫焊接鋼管的生產(chǎn)技術(shù)看, 上述工藝間的主要差別在于板料彎曲成形時所采用的方法。
??? 就UOE工藝而言, 其板料彎曲過程所采用的方法是一種對鋼板進(jìn)行預(yù)彎、U (U-ing) 成形、O成形O-ing) 以及擴(kuò)徑 (Expanding) 等工序相結(jié)合的逐次成形的方法, 生產(chǎn)效率明顯高于其他生產(chǎn)工藝, 同時成形精度能夠得到保證, 因而是大直縫焊接鋼管產(chǎn)品生產(chǎn)的一種很好的生產(chǎn)工藝。本文以規(guī)格為711mm*15.9mm*12200mm直縫焊接鋼管的試制生產(chǎn)為例, 考察了UOE這種逐次成形方法對產(chǎn)品成形精度的影響, 可為類似產(chǎn)品的批量生產(chǎn)提供一定的參考價值。
2 UOE成形在線機(jī)組原理與工序
??? UOE直縫焊接鋼管的成形工序?yàn)? 原材料檢驗(yàn)-開料、刨邊-預(yù)彎-U 成形-O 成形-焊接-冷擴(kuò)徑-機(jī)械修端-整圓。所使用UOE設(shè)備主要包括刨邊機(jī)、板邊預(yù)彎機(jī)、VER-SON-U成形機(jī)、VERSON-O成形機(jī)。為保證焊接鋼管的綜合性能, 鋼管材質(zhì)選擇OS F101 415IF投料1爐, 采用熱軋塊式法生產(chǎn)。
(1) 刨邊 目的是將鋼板加工成所需要的寬度, 同時還要保證鋼板具有一定坡口和鈍邊以滿足焊接工藝要求。 (2) 彎邊-鋼板在O成形壓力機(jī)上成形時,通常在圓周方向以小于1%的壓縮率進(jìn)行加工, 倘若不進(jìn)行彎邊處理, 鋼板邊緣部分容易殘留有直線段, 得不到良好的管形。圖2所示為試制過程中使用的是輥式彎邊機(jī)。
(3) U成形 經(jīng)過彎邊后的鋼板進(jìn)入下一工序, 即U成形。U成形壓力機(jī)有凱澤型、曼內(nèi)斯曼型和維爾遜型。在本次產(chǎn)品試制中, 采用了維爾遜型壓力機(jī), 維爾森型壓力機(jī)為搖臂模式, 其中上壓模采用了組合方式。可防止成形時側(cè)面壓痕的出現(xiàn), 并能獲得最佳U 形。U變形結(jié)束后進(jìn)行卸載, 在回彈作用下, 變形鋼板與模具脫離接觸。 (4) O成形 U形鋼板隨后送到O成形壓力機(jī)上, 在板料O彎曲過程中, O型壓力機(jī)上裝有兩個對開的帶半柱面的壓模, 上模是主動模, 下模不動。
(5) 水壓擴(kuò)徑
U、O成形后, 經(jīng)過點(diǎn)焊、內(nèi)焊、外焊, 鋼板形狀成了封閉的管狀容器, 再經(jīng)過無損檢測等工序, 接下來的成形工序是對鋼管進(jìn)行。擴(kuò)徑作業(yè)。擴(kuò)徑機(jī)的作用主要是:
1) 通過鋼管擴(kuò)徑變形, 使鋼管的橢圓度和平直度達(dá)到要求的尺寸精度;
2) 減少或消除在制管過程中引起的包辛格效應(yīng), 提高鋼管的屈服強(qiáng)度。
3) 消除鋼管成形和焊接部位的殘余應(yīng)力。
??? 其工作原理和主要過程 : 擴(kuò)徑前將焊管的兩端150mm范圍內(nèi)清除內(nèi)、外焊縫余高, 用高壓水沖洗鋼管內(nèi)部, 由輸送輥送入水壓擴(kuò)徑臺架,隨后, 由固定端動力缸的低壓將焊管軸向定位, 再由開始擴(kuò)徑到完由固定端動力缸的高壓將鋼管推入兩端帶徑向密封的封頭, 先完成兩端的機(jī)械擴(kuò)徑。水壓擴(kuò)徑時, 通過內(nèi)腔與鋼管擴(kuò)徑尺寸一致的左、右兩部分外模將鋼管包容其間, 啟動鎖模裝置鎖緊外模, 然后由未裝動力缸的充水端向鋼管內(nèi)部注入高壓水使其膨脹變形, 直達(dá)到模具內(nèi)腔尺寸, 實(shí)現(xiàn)水壓對鋼管的整 體擴(kuò)徑。擴(kuò)徑后松開鎖模裝置, 打開左右兩半外模, 按標(biāo)準(zhǔn)要求在原位置進(jìn)行水壓試驗(yàn)。由開始擴(kuò)徑到完成水壓試驗(yàn), 整個過程只需3min左右, 效率很高。
3 試驗(yàn)結(jié)果
??? 試制和檢測, 包括外觀與幾何尺寸、管體與焊縫性能、無損檢測、水壓試驗(yàn)以及附加評定試驗(yàn), 試驗(yàn)結(jié)果顯示, 全部檢測數(shù)據(jù)均符合用戶技術(shù)規(guī)格要求。其中與幾何尺寸與本文所探討的UOE工藝成形精度問題有關(guān), 試驗(yàn)中隨機(jī)取樣, 列出了單根樣品的幾何尺寸檢測結(jié)果, 以便考察該工藝的成型精度(以下所指A端, B端分別是被測鋼管試樣的首末兩端。)
4 結(jié)論
(1) 試驗(yàn)結(jié)果表明, 按照此工藝可以進(jìn)行規(guī)格為711mm*15.9mm*12200mm焊接鋼管的批量生產(chǎn)。
(2) 板料彎曲過程所采用的預(yù)彎、U (U-ing)成形、O成形 (O-ing) 以及擴(kuò)徑 (Expanding) 等工序相結(jié)合的逐次成形方法在高精度直縫焊接鋼管 產(chǎn)品的生產(chǎn)中非常有效。