大口径直缝埋弧焊管车间设计(design of large diameter deeply welded pipe mill)

以宽厚钢板为原料经刨边和预弯边后，用u型压力机将其压成U型，再经0型压力机压成0型，经埋弧焊接后再进行扩径等工序制成大口径钢管(简称UOE焊管)的车间设计。此外，生产大口径直缝埋弧焊管还有压力成型、三辊弯板成型和排辊成型法，每根焊管有一条焊缝，也有两条焊缝的。UOE焊管主要用于高压长距离石油、天然气和其他介质的输送管线用管。UOE焊管车间的设计原则见轧钢厂设计。

简史 1940年美国首先采用UOE法生产大直径的直缝焊接钢管。50年代初期美国建设了一个直径为607～915mm的LIOE焊管车间。1955～1967年间欧、美、日建设的UOE焊管车间，其钢管的直径范围为406～1067mm，钢管最大长度为～12m。1967～1976年联邦德国、日本建设的u0E机组焊接钢管最大直径达1626mm，钢管壁厚达40mm，管长为18m，并采用了连续式预焊和自动无损探伤和自动控制等技术。

设计规模和产品方案 UOE焊管车间的设计规模一般为40～110万t／a，主要品种为优质碳素钢钢管，钢管的屈服强度达到750MPa，产品规格范围为直径406～1626mm、壁厚6．4～40mm、长度达18m。

工艺流程 UOE焊管的原料为宽厚钢板，刨边后对边部进行预弯曲，在U型压力机上将它压成U型，再在0型压力机上将它变成圆管筒，经预焊后，圆管筒送到几条焊接线上，焊上引弧板后对内外两面进行焊接，形成钢管，再在扩管机上对钢管进行扩管定径，并提高尺寸精度，焊缝经各种检查合格后，在内外表面涂上防腐层。其生产工艺流程见图1。

工艺设备选型 主要是根据生产规模、产品方案、建设资金和原料、能源等条件选择钢板刨边机、预弯边机、U型压力机、0型压力机、预焊机、焊机、扩管机、无损探伤设备和钢管内外涂层设备等。

(1)钢板刨边机。有旋转刀头式铣床和高速刨床两种，早期的UOE机组多采用前者，由于焊管向厚壁和高强度方向发展，因而现代的UOE机组一般采用高速切削刨床。

(2)预弯边机。为了提高成型质量，在成型机前配备预弯边机。预弯边机的形式有压力机式和辊式两种。压力机式弯边机为双边型式，最大压力可达150000kN。

(3)U型压力机。有联杆系统式(中心压模的压力为15000kN)、摇臂模式(中心压模的压力为30000kN)和带有侧推板的压力机(中心模压力为15000kN、侧推板的压力为2×15000kN)三种，多数机组采用摇臂模式U型压力机。

(4)0型压力机。对管坯进行最终成型并进行压缩加工。0型压力机的压力一般为150000～250000kN，生产直径为1626mm的大型焊接钢管时，为550000～600000kN，压力机应能生产长度为18m的钢管。

(5)预焊机。现代化的UOE焊管车间均设有1～2条预焊作业线，将压成的圆管筒预焊并焊上引弧板，防止圆管筒变形，通常采用二氧化碳保护焊。

(6)焊机。焊缝的连续焊接应采用先内焊后外焊的内外两面分别进行焊接的自动焊机，一般采用双丝或多丝焊头的自动埋弧焊机，以提高焊接速度。

(7)扩管机。有水压式和机械式两种，机械式扩管机生产能力较高、操作简单并能获得准确的内径，便于管路的对接。

(8)检验设备。有水压试验机、超声波探伤仪(探测钢板内部缺陷)、焊缝自动探伤机、x射线探伤机、中部及管端部射线透视装置、荧光磁粉探伤装置以及拉伸、弯曲等试验设施。

(9)钢管内外涂层设备。采用环氧聚乙烯或其他材料对钢管内外表面进行涂层处理，以达到外表面防腐内表面减少摩擦阻力，提高输送能力的目的。

车间组成和平面布置 车间由原料跨问、成型跨问、焊接跨间、精整检查跨间、成品跨间等组成，一般采用平行跨布置。由于产量高、钢管尺寸大，要考虑流水线连续作业，并且使工艺布置合理、流程最短。

直径为610～1626mm的UOE大直径焊管车间平面布置见图2。

消耗指标每吨UOE焊管成品的主要消耗指标为：钢板1．01～1．04t；电力～65kw•h；焊丝约7．0kg’焊剂约4．0kg。