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收藏词条   编辑词条 直缝焊管

创建时间:2008-08-02

直缝焊管(straight welded pipe)

焊缝与管体纵向轴线平行的焊接管。其生产机组视规格范围、材质和供料条件而定,主要有辊式连续成形电焊机组、连续炉焊机组、排辊成形电焊机组、UOE电焊机组、辊式弯板电焊机组等。

在辊式连续成形电焊机组上生产焊管 原料为冷、热轧带材纵剪成的窄带卷坯,生产时先将带材在多机架辊式连续成形机上弯曲成管筒,然后焊接成管。产品外径为12.7~508mm,壁厚0.8~14mm,主要用作水煤气管道管、锅炉管、油井管和机械工业用管等。工艺流程见图1A。

备卷工序储有一定数量的带卷,适时地逐个送往开卷机,打开带卷端头、扳直、矫平。为保证连续工作,前后两卷分别切头、切尾,用闪光焊机对焊连接,一般头尾对焊时带材不运行,但成形机是连续工作的,所以在两者之间须设活套装置,用以储存一定数量的带材,使成形和焊接机组能持续运行。生产水煤气管时,带材由活套直接送入辊式连续成形机;对质量要求较高的管材,带坯须经圆盘剪切边、刮边、矫直后方可进入成形机。辊式连续成形的质量是决定管材质量的关键之一。焊接有高频电阻焊和高频感应焊两种(见高频电焊管)。大、中直径焊管生产采用高频接触电阻焊,因为感应焊的功率消耗比接触电阻焊高,生产较大管径时效率低。薄壁管、有色金属管、焊接质量要求高和不适于采用接触电阻焊的产品,生产时采用高频感应焊。焊刺由内外清除装置去除。为改善焊缝及热影响区的性能,多在作业线上设中频感应加热器加热焊缝区,进行退火或常化。焊接后通过定径机,获得合乎要求的尺寸精度和横断面真圆度,并在运行中切成定尺长度。定尺管再经矫直消除纵向弯曲,异形管还须消除管体纵向扭曲。质量检查项目包括无损探伤,水压试验、检查焊缝、表面、形状、尺寸精度和检验管体内在缺陷、化学成分、力学性能、工艺性能等。

在连续炉焊机组上生产焊管 焊管坯在连续炉中加热到焊接温度,然后通过辊式连续成形焊接机压焊成管。其特点是生产力高、成本低。与同规格电焊机组比生产力高6~7倍,成本约低20%。但它的焊缝强度较低,只适于生产外径小于114mm的低碳钢和低合金钢管,用作水煤气管和结构管等。炉焊时将加热到边缘略微熔化的管坯,在成形辊的压力作用下,在紧压着的焊接面问生成一定数量的共同晶粒,形成焊缝。

炉焊的工艺流程见图1B。管坯先在连续炉内加热到1320℃左右,且使边部温度比中间高出40~50℃,以保证焊接压力稳定和焊缝质量。如图2所示,出炉的管坯在加热炉出料口附近要用风管对其两侧边缘作第一次吹刷,以去掉氧化铁皮和杂物,提高边缘温度。然后送入多机架的二辊式成形机,成形焊接。奇数架为立辊,偶数架为水平辊,在第一对立辊中带坯被弯成类似马蹄形,圆心角约270,开口向下防止熔渣等杂物落入。在第一、二架间再用喷嘴第二次吹刷管坯边缘,进一步消除铁皮杂物,并借铁的氧化使边缘升温50~100℃,以利于第二架把管坯压焊成管。喷嘴在这里还对管坯进行导向定位。第二架以后的各架用于压缩管径,一般减径率在6%~8%。同时对管坯施以拖力以便顺利出炉。

图2 炉焊管的成形和焊接示意图

1-管坯;2-第1次风嘴;3-成形辊;4-焊接辊;5-第2次风嘴

成形焊接机架数从6到14不等,如炉焊机组配有专门的张力减径机,则6~8架即可,如不配减径机,则成形焊接机架有增至14架的,这样也可起到减径的作用,达到减少管坯的规格、提高生产能力和扩大产品规格范围的目的,而且还可以简化操作,但钢管的终轧温度较高。如另配张力减径机,可在成形焊接成管之后强化冷却,将钢管温度降到1000℃以下,控制终轧温度得到较好的力学性能,同时还可以减小管内外表面的粗糙度。这样约可降低镀锌的锌耗20%~50%。

在排辊成形电焊机组上生产焊管 沿管坯边缘的外侧,按变形规律设定的合理曲线配置一系列小辊群(排辊),使管坯在排辊问连续弯曲成管筒,然后焊接成管。(图3)排辊成形的原理与辊式连续成形相同,但成形的连续性更好,成形功率小,适于生产外径400~1200mm,壁厚6.0~22.2mm的大口径薄壁焊管,在大、中型口径电焊管生产中得到了推广。

排辊成形电焊机组的生产工艺流程见图4A。原料多为板卷,16mm以上的厚壁管采用板材。焊接方法一般采用高频电阻焊,但对大直径厚壁管高频电阻焊只作为定位预焊,然后还要用埋弧焊依次焊接内、外管缝,称做本焊。采用预焊工序是使本焊时不致走形。因为高频电阻焊的焊接速度快,所以用一条高频电阻焊预焊线与多条埋弧焊本焊线相组合,进行流水作业生产,可保持高生产率。为提高埋弧焊接速度皆采用多极焊接,最多可达4极。因为埋弧焊在开始和结束阶段电流不稳,易出现裂纹,所以管体前后端均须焊上引弧板,使电弧在前端外100~200mm即开始起弧,在尾端后150mm左右才灭弧。焊接后要进行扩管,即用扩管器将焊管扩径0.5%~1.5%,以消除制管过程中产生的残余应力,改善管材的真圆度、直度,扩管时产生的加工硬化还可使管体屈服强度有所提高。对高压输送管每根成品必须进行水压试验,以保证质量。

在UOE电焊机组上生产焊管 如图4B所示,将钢板经过刨边、开坡口和预弯边后,依次送进U形模、O形模压力机,压制成管筒(见UO成形),再焊接成管,然后扩径1.2%~1.4%得到合于要求的管材。这是大直径直缝焊管生产应用较广的方法,可生产外径400~1625mm、壁厚6.0~40mm、长达18m的管材。生产工艺流程是:钢板料先刨边加工到管径要求的宽度,并按焊接工艺要求把板边作成一定形状的坡口,然后预弯板边到一定曲率,以保证将管筒成形为正圆形。弯边的钢板先送入U形模压力机,一次全长压成U形,U形件再送入O形模压力机,制成管筒,并给予一定的外径压缩率,确保管筒的正圆形。定位预焊多采用双极自动埋弧焊或保护气体电弧焊,全长焊接。本焊采用多极埋弧焊,先内焊后外焊。扩管的目的是消除制管过程中产生的残余应力,改善尺寸精度、真圆度、直度,扩管造成的加工硬化使管体的屈服强度有所提高。经UOE电焊机组机械扩管后,管材的尺寸精度、真圆度、直度是随着O成形的减径率与扩管的扩径率两者而变化的。由于O成形时管材沿圆周变形不均,所以要获得符合技术标准要求的管材,还必须制定出合适的减径一扩径率。每根成品管均需进行水压试验。

在辊式弯板电焊机组上生产焊管 生产的钢管较短,有时需对接成长管,生产率低,质量差。但可生产管径达4064mm、壁厚达50mm的特大特厚管材。

直缝焊管的发展方向 (1)进一步扩大品种以取代无缝钢管。由于焊缝质量不断提高,直缝焊管在有锅炉管、油井管、机械用管、小口径不锈钢管等方面逐步取代着昂贵的无缝管;在高精度薄壁管、薄壁高强度管方面,焊管还将进一步发挥优势。(2)进一步提高质量。这不仅要改进成形、焊接工艺,更主要的是建立从冶炼、轧制到焊管生产的质量管理体系。应深入研究管坯生产的冶炼工艺、控制轧制和轧后处理等技术,扩大管坯钢种范围,改善钢质,提高管坯的使用性能;应继续研究各种直缝焊管的在线热处理工艺制度和设备;研究连续成形焊接过程中焊接温度、速度和压焊挤压力间的自动调节系统,改善焊缝质量,提高产量。(3)发展焊管表面覆层技术。深入研究焊管内、外表面的金属镀层与非金属涂层技术,以及金属、非金属的复合覆层技术等。(4)研究提高机组前后辅助工序的生产能力。由于高频加热装置的改进,高频振荡器功率的不断提高(达1200kW)和多极埋弧焊的广泛采用,焊接速度大幅度增长,提高前后辅助工序的生产能力已非常迫切,目前世界各国都在研究这方面的新方法、新设备,提高其自动化水平或建立自动控制的连续精整作业线等。(5)发展无损探测技术。这不仅是为检测管材缺陷,而且要通过信息反馈系统,对焊管生产过程进行质量检控。(6)积极推广新工艺、新技术。如排辊成形、在线焊缝热处理,电焊管与热减径相配合以及电焊管与冷拔、冷轧、冷减径组成联合机组,成形前预热带坯生产中碳钢、低合金钢和其他合金材料电焊管等。

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