螺旋焊管车间设计(design of spirally welded pipe mill)

以带钢或钢板为原料经螺旋冷弯连续成型后，用埋弧焊等连续焊接成钢管的车间设计。螺旋焊管法是大中直径不小于400mm焊管的主要生产方法之一。产品可用作水、石油、天然气和其他流体输送的低压管线用管和管桩用管。螺旋焊管车间的设计原则见轧钢厂设计。

简史 早在1888年已有用螺旋焊接的方法生产直径为762mm的焊管，当时受焊接和自动控制技术的限制，焊管的质量较差，因而长时间未得到广泛的应用。1958年联邦德国和英国等国家相继研究出中空的成型器，可以进行内外双面焊接。焊缝强度明显提高，因而螺旋焊管开始广泛应用于各个工业部门，60年代以后螺旋焊接法用于生产大口径焊管。美国和西欧一些国家都可以生产直径在3000mm以上，壁厚达25．0mm，有的甚至达到28．0mm的螺旋焊管。

中国于1959年在宝鸡石油钢管厂建设了第一台生产直径为650mm焊管的螺旋焊管机组。1964年上海钢管厂成功地采用高频焊接法生产焊管，1965年推广应用到临汾钢铁公司螺旋焊管机组上，生产螺旋焊管的直径范围为168～325mm。60～70年代中国建成了十余套生产直径为377～1420mm焊管的螺旋焊管机组，并且研究开发了生产直径为1500～3100mm焊管的固定辊式成型螺旋焊管机组。

设计规模和产品方案 螺旋焊管车间的设计规模根据机组组成和数量确定。常见螺旋焊管机组的产品规格和产量如表所列。

  机组规格
(直径)／mm

    焊管规格／mm
 

 
    年产量／t

  外径

  壁厚

    1420
    2030
    2540

 406～1420
 720～2030
 760～2540

 4．5～15．O
 7．9～19．O
 6．O～25．O

 50000～70000
 100000～125000
 100000～130000

工艺流程 根据产品方案、原料条件和用户要求确定。螺旋焊管通常是以成卷带钢为原料，经开卷、矫直、切头、对焊、铣边后带钢在成型器上形成螺旋管筒，将管筒内外两面焊接成钢管，对焊缝进行各种检查并涂防腐层：螺旋焊管用钢板为原料的，工艺流程与前者稍有不同，以带钢为原料的生产工艺流程见图1。

工艺设备选型 根据生产规模、产品方案、技术条件、建设资金和原料能源等条件，选择原料准备设备、成型器摆动台、焊接设备和切管设备等。

(1)原料准备设备。包括开卷机、矫平机、剪机、对焊机活套或飞焊小车、剪边机、卷边机、递送辊和输入导板等。这些设备和热轧带钢车间的设备相类似。

(2)成型器。成型器的结构基本上可分为套式、辊式和辊套式三种。(1)套式成型器结构简单、制造容易、操作方便，但更换产品规格时需要更换成型器。另外，由于带钢表面在成型器中与内壁为滑动摩擦，因而阻力与磨损很大。套式成型器多用于生产中小直径的螺旋焊管。(2)辊式成型器结构复杂、制造加工比较困难，调整也不方便，但带钢在成型过程中，由于辊子的作用，减少摩擦阻力，设备的使用寿命长，更换产品规格时不需要更换成型器，只需调整辊距和辊笼辊子形成的直径即可。辊式成型器多用于生产大直径和中等直径的螺旋焊管。(3)辊套式成型器是由一个固定的半圆周套筒和三个可调节的辅助辊组成，中小直径螺旋焊管机组多采用这种形式。

(3)摆动台。螺旋焊管成型角度应根据原料宽度、焊管的直径确定，一般成型角度为40^。～60^。为了提高螺旋焊管机组的产量和质量，成型机前后设摆动台。前部摆动用以调整螺旋角，后部微摆用以控制焊缝间隙，从而提高了机组的调整精度。

(4)焊接设备。螺旋焊管生产主要采用自动埋弧焊，为了提高焊接质量和焊接速度，宜采用双丝和多丝的埋弧焊。直径大于φ529mm的螺旋焊管应进行内外焊接，焊机的焊头要配备有位置自动控制系统，以便使焊头始终对准焊缝中心，保证焊接的准确。同时还应设有焊缝间隙自动控制装置，将焊接前的对缝间隙控制在所设定的最佳范围内。

(5)切管设备。根据焊管规格和焊接速度选择。可选用机械切管机、火焰切割机或等离子切管机等设备。为了提高螺旋焊管机的生产能力，可以根据产量要求在一套焊管机组上进行成型和预焊，切定尺后在多条内外焊接作业线上进行内外焊；或在一个车间内设置多条焊管机组。

车间组成和平面布置 一般由原料跨、成型焊接跨及精整成品跨组成。多采用平行跨布置，其优点是：厂房结构简单，便于发展，适用于规模较大的生产车间。前摆式螺旋焊管车间平面布置见图2。

消耗指标 每吨螺旋焊管成品的主要消耗指标为：带钢或钢板约1．11t；电力60～70kW•h。