CN102223961A - Uoe金属管的管端形状校正装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使在加工具有各种外径的UOE金属管的管端的情况下、也不发生加工效率下降、对焊接部造成的机械损伤就能够改善圆度的管端形状校正装置。UOE金属管的管端形状校正装置通过在固定于内表面侧的架台(12)的上部的、具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具(15a、15b)和固定于外表面侧的架台(20)的下部的、具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具(26a、26b)之间夹持管端部并对管端部加压来校正管端部的圆度，其特征在于，分别将上述内表面侧模具(15a、15b)和上述外表面侧模具(26a、26b)分割成多个零件且以使被分割的模具零件间的空间位于上述被分割的内表面侧模具(15a、15b)和外表面侧模具(26a、26b)各自的中央部的方式将上述内表面侧模具(15a、15b)和上述外表面侧模具(26a、26b)固定。
Description
技术领域
本发明涉及用于对UOE金属管的管端进行局部的弯曲加工来提高管端的圆度的管端形状校正装置，尤其是涉及即使在加工各种外径的UOE金属管的情况下也能够减少模具更换的工夫且降低对加工部造成的机械损伤的管端形状校正装置。
背景技术
一般情况下，管线用管用UOE钢管等UOE金属管是通过在施工现场利用绕焊将UOE金属管彼此接合而铺设的。在实施绕焊时，需要使形成于UOE金属管的管端部上的坡口面精度良好地对接。若该对接精度差，则不但会产生由于绕焊品质恶化、修正工时增加而引起的效率下降的问题，最坏的情况是会产生无法将UOE金属管彼此接合这样的问题。为了提高坡口面的对接精度，需要提高管端部的圆度，对UOE金属管要求严格的圆度规格。
通常，通过扩管来改善UOE金属管的圆度，但该扩管工序以整体上修正UOE金属管的纵向和横向的直径的差为主要目的，因此，在对应局部性的圆度要求方面是有限度的。为了实现圆度提高，需要对焊接部周边等难以确保形状的部分进行局部校正。尤其是由于在焊接部周边上残存有在冲压成形时所形成的、被称为所谓峰的人字形部分，因此，UOE金属管的形状与理想的正圆形状之间存在偏差。在UOE金属管上，该形成于焊接部周边的峰成为阻碍圆度提高的主要原因。
因此，以往提出了以提高管线用管用UOE金属管的管端的圆度为目的的形状校正装置。例如，在专利文献1所记载的校正机中，采用一对圆弧状模具(外表面侧模具和内表面侧模具)来校正钢管的圆度。具体地讲，在使外表面侧模具与钢管的外周面接触且内表面侧模具与钢管的内周面接触的状态下，利用外表面侧模具和内表面侧模具对钢管加压来校正钢管的圆度。
专利文献1：日本特开平3-155416号公报
但是，在专利文献1中所记载的校正机中，需要针对钢管的每个尺寸来更换模具，使作业效率下降。另外，由于必须针对钢管的每个尺寸来准备不同大小的模具，所以增加了用于制作模具的成本。另外，由于焊接部比其他部分稍稍鼓起，所以在采用上述校正机的来校正圆度的情况下，模具和焊接部会接触。由此，往往会在焊接部上产生伤痕。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种即使在加工具有各种外径的UOE金属管的管端的情况下、也不发生加工效率下降、对焊接部造成的机械损伤就能够改善圆度的管端形状校正装置。
本发明的发明者们为了提供一种即使在加工具有各种外径的UOE金属管的管端的情况下也不需要更换模具而且焊接部不会产生伤痕的UOE金属管的管端形状校正装置，而进行了各种深入研究。结果得出如下(a)～(e)的见解。
(a)为了校正UOE金属管的管端部的圆度，只要在固定于内表面侧的架台的上部的、具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具和固定于外表面侧架台的下部的、具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具之间夹持管端部并对管端部加压即可。此时，对于用于加工UOE金属管的管端的上述模具来说，只要UOE金属管的管端中的与加工部分相对应的部分存在有模具的零件即可。换言之，内表面侧模具和外表面侧模具均可以不是分别与UOE金属管的管端的内表面和外表面连续地对应的位于一个面上的模具。因此，对于具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具和具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具来说，都可采用分割成了多个零件的模具来加工UOE金属管的管端。
(b)可以像上述那样将内表面侧模具和外表面侧模具均形成为分割型的模具。而且，也可以在UOE金属管的管端中的不与加工部分相对应的部分上不存在有模具的零件，所以通过将被分割的模具零件间的空间扩宽或缩窄能够使分割型的模具整体上与各种管径相对应。因此，如果采用这样的分割成多个零件的模具来加工UOE金属管的管端，则对于内表面侧模具和外表面侧模具来说，均可以仅采用一种模具来应对大范围的管径变化。因此，由于能够与UOE金属管的管端直径相对应地变更被分割的模具零件间的空间的宽度，所以不需要针对金属管的每个尺寸来更换模具，且能够降低随着管径的变化来更换模具的工时，所以能够在提高作业效率的同时降低模具的制作成本。
(c)另外，为了在加工UOE金属管的管端时不会在管端的内外表面的焊接部上产生伤痕，只要使内外表面侧的模具不与该焊接部相抵接即可。即，只要以使焊接部分位于被分割的模具零件间的空间部分的方式进行加工即可。因此，只要以使被分割的模具零件间的空间位于被分割的内表面侧模具和外表面侧模具各自的中央部的方式，分别将被分割的内表面侧模具和外表面侧模具固定在内表面侧的架台的上部和外表面侧的架台的下部即可。此时，可以与UOE金属管的焊缝的宽度相对应地变更被分割的模具零件间的空间的宽度。
另外，可以与焊接部的宽度相配合地将被分割的模具零件间的空间的宽度设定为3cm～7cm左右。此外，优选将内表面侧模具内的空间的宽度设定为外表面侧模具内的空间的宽度以下，更有选具有3cm左右的差异。
另外，如果为了设定内表面侧模具内的被分割的模具零件间、外表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度而采用隔板，则能够容易地进行该调整。
(d)模具的分割个数没有特别限制，但从易于操作的观点出发可以将内表面侧模具和外表面侧模具均分割成两个。
(e)为了在固定于内表面侧的架台的上部的、具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具和固定于外表面侧架台的下部的、具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具之间夹持管端部并对管端部加压，例如，采用使内表面侧的架台上升和使外表面侧的架台下降这两种方法的一种或两种即可。另外，为了使内表面侧和外表面侧的架台上下升降，例如，只要将油压缸连结在内表面侧和/以及外表面侧的架台上即可。
本发明是基于上述的见解而做成的，其主旨体现在下述的(1)～(6)的UOE金属管的管端形状校正装置中。以下，总称为本发明。
(1)一种UOE金属管的管端形状校正装置，其通过在固定于内表面侧的架台的上部的、具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具和固定于外表面侧的架台的下部的、具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具之间夹持管端部并对管端部加压来校正管端部的圆度，其特征在于，分别将上述内表面侧模具和上述外表面侧模具分割成多个零件且以使被分割的模具零件间的空间位于上述被分割的内表面侧模具和外表面侧模具各自的中央部的方式将上述内表面侧模具和上述外表面侧模具固定。
(2)根据上述(1)所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，利用内表面侧的架台的上升及/或外表面侧架台的下降来对管端部加压。
(3)根据上述(1)或(2)所述的管端形状校正装置，其特征在于，内表面侧模具及/或外表面侧模具能够与UOE金属管的管端直径及/或焊缝的宽度相对应地变更被分割的模具零件间的空间的宽度。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，将内表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度设定为外表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度以下。
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，为了设定内表面侧模具内的被分割的模具零件间及/或外表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度而采用隔板。
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，内表面侧模具及/或外表面侧模具被分割成两个。
本发明的管端形状校正装置即使在加工具有各种外径的UOE金属管的管端的情况下，也不发生加工效率下降、对焊接部造成的机械损伤就能够改善圆度。
附图说明
图1是自斜下方观察本发明的一实施方式的管端形状校正装置的图。
图2是图1的管端形状校正装置的主视图。
图3是表示用于将内表面侧模具固定在架台之上的螺栓孔的一例的三视图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施方式的管端形状校正装置。
1.管端形状校正装置的结构
图1是自斜下方观察本发明的一实施方式的管端形状校正装置的图，图2是图1的管端形状校正装置的主视图。此外，图3是表示用于将内表面侧模具固定在架台之上的螺栓孔的一例的三视图((a)为俯视图、(b)为主视图、(c)为侧视图)。
在图1和图2中，为了便于说明而将彼此正交的3个方向分别定义为X方向、Y方向(管长度方向)和Z方向。另外，在图1和图2中，将箭头的朝向方向作为+方向，将其相反方向作为-方向。另外，将+Y方向侧作为前方，将+Z方向侧作为上方。Z方向表示铅垂方向。此外，在图1中，仅将YZ面的一部分涂上阴影。
如图1和图2所示，本实施方式的管端形状校正装置10(以下，简写为校正装置10)具有前方开口的箱状的框架11。在框架11的下部，以朝向前方突出的方式形成有内表面侧架台12，且在框架11的上部，以覆盖内表面侧架台12的上方的方式形成有截面为倒凹状的顶部13。
在内表面侧架台12上的中央部上设有板状的隔板(spacer)14。另外，在内表面侧架台12的上部，以夹着位于中央部的隔板14的方式固定有长条状的内表面侧模具15a、15b。内表面侧模具15a、15b分别具有截面为圆弧状的上表面18a、18b。内表面侧模具15a的截面形状(与XZ平面平行的截面的形状)与使内表面侧模具15b的截面形状翻转后的形状相同。
内表面侧模具15a、15b可以固定在内表面侧架台12上的任意位置。在本实施方式中，采用隔板14来决定内表面侧模具15a、15b的固定位置，且利用多个螺栓17(图2)将内表面侧模具15a、15b固定在内表面侧架台12上。如图3所示，内表面侧模具15a、15b穿设有带台阶的椭圆形的孔16，以便能够将螺栓插入任意的位置。此外，架台12的螺栓孔设于在使内表面侧模具15a、15b移动时不会造成阻碍的位置。因此，在将内表面侧模具15a、15b固定在架台12上时，可以使用带垫圈或者带金属垫片的螺栓17而在任意的位置上固定内表面侧模具15a、15b。即，椭圆形的下段的孔的长度L1是内表面侧模具的可动范围的长度，椭圆形的上段的孔的宽度L2是螺栓紧固用的扳手可使用的宽度。另外，椭圆形的上段的孔的深度d比螺栓的头部的高度大。
另外，隔板14是用于对内表面侧模具15a、15b进行定位的部件，例如可以采用木制、树脂制或者金属制的板状物。而且，对于该隔板14，也可以在将内表面侧模具15a、15b固定在内表面侧架台12上后将该隔板14卸下，但为了使模具的固定位置即使在加压时也不活动，优选不将隔板14卸下。
在顶部13的内侧的侧面以可上下移动的方式设有截面呈倒凹状的外表面侧架台20。另外，在顶部13的中央部固定有油压缸21。油压缸21的活塞22的顶端安装在外表面侧架台20上。另外，在油压缸21上连结有油压发生装置23。在本实施方式中，利用油压发生装置23调节油压缸21内的油压。由此，调整活塞22的移动量，从而调整活塞22在外表面侧架台20的铅垂方向上的位置。
在外表面侧架台20的倒凹状的区域24(以下称为凹部24)的一个侧面上借助板状的隔板25a设置有外表面侧模具26a，在另一个侧面上借助板状的隔板25b设置有外表面侧模具26b。外表面侧模具26a、26b分别具有截面为圆弧状的下表面30a、30b。外表面侧模具26a的截面形状(与XZ平面平行的截面的形状)与使外表面侧模具26b的截面形状翻转后的形状相同。
外表面侧模具26a、26b能够固定在凹部24内的任意位置。在本实施方式中，采用隔板25a、25b来决定外表面侧模具26a、26b的固定位置，且利用多个螺栓29(图2)将外表面侧模具26a、26b固定在外表面侧架台20的下部。外表面侧模具26a、26b与内表面侧模具15a、15b同样地穿设有带台阶的椭圆形的孔。此外，架台20的螺栓孔设于在使外表面侧模具26a、26b移动时不会造成阻碍的位置，所以能够将螺栓插入任意的位置，因而能够将外表面侧模具26a、26b固定在任意的位置。
另外，隔板25a、25b是如上述那样用于对外表面侧模具26a、26b进行定位的部件，例如可以采用木制、树脂制或者金属制的板状物。而且，对于该隔板25a、25b，也可以在将外表面侧模具26a、26b固定在外表面侧架台20上后将该隔板25a、25b卸下，但为了使模具的固定位置即使在加压时也不活动，优选不将隔板25a、25b卸下。以使外表面侧模具26a和外表面侧模具26b之间形成有空间的方式来设定隔板25a、25b的大小。另外，如图2所示，在本实施方式中，外表面侧模具26a和外表面侧模具26b的中点位于隔板14的中心线L上。另外，中心线L是沿铅垂方向延伸的直线。
如图1所示，在框架11的背面侧固定有倒L字形的臂32。在臂32上设有用于使臂32上下活动的调整机构33。关于调整机构33，例如可以采用压力泵或电动机等来构成，但也可以是手动式的调整机构。
2.校正方法
接着，说明由上述校正装置10进行的UOE金属管的圆度校正方法
如图2所示，首先，以使焊接部35位于中心线L上的方式将UOE金属管34的管端部插入内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b之间。在该状态下，利用油压发生装置23驱动油压缸21而使外表面侧架台20向下方移动。由此，焊接部(焊缝)35的周边部被外表面侧模具26a、26b的下表面30a、30b按压到内表面侧模具15a、15b的上表面18a、18b上，并被加压。结果，校正了焊接部35周边的人字形部(峰)的圆度。
另外，在本实施方式中，可以根据UOE金属管34的管径来调整内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的固定位置。因此，本实施方式的校正装置10能够与各种管径的UOE金属管34相对应。具体地讲，在校正管径大的UOE金属管34的圆度的情况下，使内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的固定位置以自中心线L离开的方式移动。另一方面，在校正管径小的UOE金属管34的圆度的情况下，使内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的固定位置以向中心线L接近的方式移动。
另外，在本实施方式中，可以利用调整机构33使臂32上下移动，所以能够与UOE金属管34的管径相对应地使框架11移动到适当的位置。
另外，在本实施方式中，通过事先准备各种大小的隔板14、25a、25b，能够迅速地决定内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的固定位置。
在校正时，内表面侧模具15a、15b向内侧受到反作用力，外表面侧模具26a、26b向外侧受到反作用力。但是，由于在内表面侧模具15a、15b之间夹持并使用隔板14，而且，外表面侧模具26a、26b分别在其与外表面侧架台20之间夹持并使用隔板25a、25b，因此，能够承接上述反作用力，从而将模具保持在适当的位置上。
3.校正装置10的各构成元件的优选尺寸和材料
在实际应用方面，在如下范围内进行圆度校正就足够了，即，在管端的宽度方向(图1的X方向)上以中心线L(图2)为中心的100mm至200mm左右的范围、且在长度方向(图1的Y方向)上距管端200mm左右的范围。因此，关于内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b也分别优选宽度为100～200mm、长度为200mm±20mm左右。如果是该尺寸，则可以用于大致所有直径的UOE金属管。
对于外表面侧模具26a、26b的高度(Z方向的长度)，考虑到将螺栓29紧固到内表面侧架台12时的强度，优选即使是薄的部分也为40mm以上。另一方面，对于内表面侧模具15a、15b的高度，以同样的理由而优选即使是薄的部分也为40mm以上，但为了也能进入小径的UOE金属管中，优选即使是厚的部分也为80mm以下。
对于内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的材质，考虑到耐磨性而优选采用工具钢(例如SKD61)，且优选硬度为肖氏硬度(Hs)40以上的材质。
对于内表面侧模具15a、15b之间的空间和外表面侧模具26a、26b之间的空间的宽度方向(X方向)上的长度，优选根据焊接部(焊缝)35的宽度和欲校正的金属管的直径来进行调整。为了保护焊接部而与焊峰宽度相对应地确保内表面侧模具15a、15b之间的空间和外表面侧模具26a、26b之间的空间的宽度方向上的长度为3cm～7cm左右，并且与金属管的直径相对应地以形成适当的接触状态的方式进行调整。此时，内表面侧模具15a、15b的曲率半径未必与金属管的内径一致，外表面侧模具26a、26b的曲率半径未必与外径一致，但只要能在可容许的峰值的范围内进行校正即可。在本实施方式中，能够采用1种模具来应对较大的直径范围的管。
另外，例如，也可以通过将具有截面为圆弧状的上表面的一个模具2等分来制成内表面侧模具15a、15b。在这种情况下，由于能够容易且高精度地制成内表面侧模具15a、15b，所以能够降低内表面侧模具15a、15b的制作成本，并且，能够提高圆度校正的精度。同样，也可以通过将具有截面为圆弧状的下表面的一个模具2等分而制成外表面侧模具26a、26b。
4.本实施方式的效果
如上所述，在本实施方式的校正装置10中，在内表面侧模具15a、15b之间和外表面侧模具26a、26b之间分别形成有空间。而且，由于将焊接部35配置在该两个空间之间来校正UOE金属管34的圆度，因此，能够避免内表面侧模具15a、15b和焊接部35之间的接触以及外表面侧模具26a、26b和焊接部35之间的接触。由此，能够避免对焊接部35造成的机械损伤和伤痕的产生。
另外，在本实施方式中，内表面侧模具15a、15b能够固定在内表面侧架台12之上的任意位置，外表面侧模具26a、26b能够固定在凹部24内的任意位置。因此，可以根据UOE金属管34的管径来调整内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b的固定位置，所以不用更换内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b就能够校正UOE金属管34的圆度。在这种情况下，无需制作许多个内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b，所以能够降低成本。另外，也可以不更换内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b，所以提高了作业效率。另外，能够通过事先准备各种尺寸的隔板14、25a、25b而迅速地调整模具15a、15b、26a、26b的固定位置和模具间的空间。另外，当然也可以通过重叠使用多片隔板来调整空间。
5.其他实施方式
在上述实施方式中，内表面侧架台12与框架11一体地形成且外表面侧架台20以可相对于框架11上下活动的方式设置，但只要是能够利用内表面侧模具15a、15b及/或外表面侧模具26a、26b对UOE金属管34加压的结构，校正装置10的结构并不限定于上述的例子。例如，也可以将外表面侧架台20固定在框架11上且以使内表面侧架台12可相对于框架11上下活动的方式设置内表面侧架台12。在这种情况下，通过利用油压缸21(或者油压千斤顶)使内表面侧架台12上升，能够用内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b来夹持UOE金属管34的管端部并加压。由此，能够校正UOE金属管34的管端部的圆度。
另外，在上述实施方式中设有两个内表面侧模具15a、15b和两个外表面侧模具26a、26b，但也可以设置3个以上的内表面侧模具及/或3个以上的外表面侧模具。
实施例
表1中表示实际采用图1和图2中所说明的校正装置10来校正UO E金属管的管端的结果。如表1所示，在本实施例中准备了外径和壁厚不同的5种(实施例1～5)UOE金属管。针对各UOE金属管，使用表2所示尺寸的内表面侧模具15a、15b和外表面侧模具26a、26b来校正各UOE金属管的管端部的圆度。另外，如表1所示那样设定内表面侧模具15a、15b间的距离和外表面侧模具26a、26b间的距离。而且，在本实施例中，将圆度校正后的峰值(自正圆的偏差)的目标值设定为1.5mm。
【表1】
【表2】
另外，为了表示能够用1种模具来校正多个尺寸的UO E金属管，在实施例1、2和实施例3、4中使用同一模具(分别是模具A、a和模具B、b)，且仅改变模具间的距离来进行试验。结果，在实施例1～4中均能够将圆度改善至作为目标值的1.5mm以下。
根据以上的结果可以判断：即使UOE金属管的直径在外径508mm(20英尺)～1524mm(60英尺)的范围内变化也不需要逐次更换模具，仅采用模具A、a、模具B、b、模具C、c这3种类型的模具就能够获得期望的圆度。
此外，在校正后用肉眼来检查焊接部35(参照图2)上是否有损伤，但如表1所示，在各实施例中均未发现损伤。这样，从UOE金属管的表面品质这方面也可以确认本实施方式的校正装置10是优异的校正装置。
工业应用性
根据本发明，能够提供一种即使在加工具有各种外径的UOE金属管的管端的情况下、也不发生加工效率下降、对焊接部造成的机械损伤就能够改善圆度的管端形状校正装置。
10、校正装置；11、框架；12、内表面侧架台；13、顶部；14、隔板；15a、15b、内表面侧模具；16、孔；17、螺栓；18a、18b、上表面；20、外表面侧架台；21、油压缸；22、活塞；23、油压发生装置；24、凹部；25a、25b、隔板；26a、26b、外表面侧模具；29、螺栓；30a、30b、下表面；32、臂；33、调整机构；34、UOE金属管；35、焊接部。
Claims (6)
1.一种UOE金属管的管端形状校正装置，其通过在固定于内表面侧的架台的上部的、具有截面为圆弧状的上表面的内表面侧模具和固定于外表面侧的架台的下部的、具有截面为圆弧状的下表面的外表面侧模具之间夹持管端部并对管端部加压来校正管端部的圆度，其特征在于，
分别将上述内表面侧模具和上述外表面侧模具分割成多个零件且以使被分割的模具零件间的空间位于上述被分割的内表面侧模具和外表面侧模具各自的中央部的方式将被上述内表面侧模具和上述外表面侧模具固定。
2.根据权利要求1所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，
利用内表面侧的架台的上升及/或外表面侧架台的下降来对管端部加压。
3.根据权利要求1或2所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，
内表面侧模具及/或外表面侧模具能够与UOE金属管的管端直径及/或焊缝的宽度相对应地变更被分割的模具零件间的空间的宽度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，
内表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度被设定为外表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，
为了设定内表面侧模具内的被分割的模具零件间及/或外表面侧模具内的被分割的模具零件间的空间的宽度而采用隔板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的UOE金属管的管端形状校正装置，其特征在于，
内表面侧模具及/或外表面侧模具被分割成两个。
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