CN1039479C - 螺旋焊管的定径方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属管材的无切削处理，是一种螺旋焊管的定径方法及设备。焊管由送管装置送至内胀式定径头处，然后启动第一油缸，使定径头的内胀芯移动，将定径头胀开且与焊管内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径头外径作为定径基准。接着启动第二油缸，使定径头按设定的扩张量继续胀开，对焊管施加径向力，使焊管产生塑性变形。最后定径头回缩完成定径工作。本方法操作简单，生产率较高。

Description

螺旋焊管的定径方法及设备

本发明属于金属管材的无切削处理，是一种螺旋焊管的定径方法及设备。

金属螺旋焊管主要用于气、液的输送，在施工中需将螺旋焊管一一对接焊成输送管线。在螺旋焊管的生产中由于种种原因其成型后的管径难以精确控制，从而造成同一规格管子的实际直径不一致，给施工现场中的管子对接带来很大困难，并影响管线的焊接质量和施工进度。解决这一问题的途径之一是设法将螺旋焊管的管径处理成一致，即对成型的焊管再进行定径处理。申请人经过大量试验证明：螺旋焊管是可以适当扩张的，但扩张不能太大，一般情况下扩张率大于5％时则焊管将发生破裂。因此，申请人提出可采用扩张的方法来对螺旋焊管进行定径。据申请人所知，近年来有人也曾提出过螺旋焊管的定径方法，该方法是先测量焊管的实际管径及定径处材料的屈服强度，然后根据测量结果给出扩径率，将焊管直径扩成一致。需要指出的是：这里所说的定径虽然也是将管子扩张，但与通常所称的管子扩径不同。通常所称的管子扩径，其主要目的是将较小口径的管子扩张成口径较大的管子。在扩张过程中管子的变形量较大，因此被扩管子的管壁较厚，而且也多是非焊接管。而这里所说的定径扩张其目的是使已成型的管子的直径趋于一致，管子的变形量是较小的。另外，螺旋焊管是用带钢卷绕、焊接而成，其管壁较薄，因此也不允许有较大的扩张量。从螺旋焊管的定径要求来讲，除了对径向尺寸有要求而外，对定径后的管的屈服极限与强度极限的比值也有一定要求。例如普通钢螺旋焊管，该比值应不大于0.85。正是由于上述的情况和原因，到目前为止还没有找到一个较好的螺旋焊管的定径方法。上面所提到的定径方法，由于每根管子的内径不同，而且每根管子各区段的屈服极限也不相同，所以在定径时要分别对每根管径及屈服极限进行测量。显然，这种定径方法是非常繁琐与复杂的，难以在生产中应用。苏联专利SU-871873公开了一种焊接管的定径设备，它具有一个定径头和一个驱动定径头内胀芯的油缸，其中定径头的外表面设有与被定径管子焊缝相吻合的直凹槽和环形凹槽。该设备主要是对管子因热处理强化所产生的形状偏差进行校正，特别是校正环形焊缝区所产生的畸变。由于对尺寸的要求不高，所以该设备采用一次扩张即可达到上述目的。但该设备对于螺旋焊管来说是难以实现以保证尺寸及强度为前提的定径目的。另外，该设备的定径头也无法适应螺旋焊管的焊缝。

本发明的目的是提供一种操作简便、生产率较高的螺旋焊管的定径方法及设备。

本发明所提供的螺旋焊管的定径方法是：

(1)先使内胀式定径头的外周面与被定径管段内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径外径作为定径基准，

(2)定径头按设定的扩张量胀开，对被定径管段内壁施加径向力，使管壁产生塑性变形，

(3)定径头径向回缩，

(4)定径头移向下一邻接管段，按前述(1)、(2)、(3)步骤进行，直至将所需管段定径完毕。

本方法的定径过程申请人亦称之为空扩一实扩一收缩。步骤(1)为空扩，定径头对管壁施加的力很小，管子只发生微小的弹性变形。此时定径头的直径作为下一步实扩时定径头扩张的起点。步骤(2)为实扩，定径头按设定的扩张量张开。对同规格的同一批管子而言，该扩张量是一样的。步骤(3)为收缩。一般情况下只要求对管子的两端进行定径处理。当要求定径管段较长时，可采用步进方式按步骤(1)、(2)、(3)进行。

本发明所提供的螺旋焊管的定径设备具有一个送管装置、一个装在连接套筒上的内胀式定径头和两个驱动定径头内胀芯移动的液压缸，其中两个液压缸的活塞杆串接，且与定径头内胀芯相联，定径头的外表面设有与被定径管子焊缝相吻合的螺旋凹槽。本设备工作过程如下：送管装置将螺旋焊管送到定径头处，使管子套在定径头外，并使管子的焊缝对着定径头外表面的螺旋凹槽。然后启动第一液压缸(此时第二液压缸处于御荷状态)，推动定径头内胀芯移动，使定径头扩张，直到与管子内壁紧密接触为止。接下来启动第二液压缸(此时第一液压缸处于御荷状态)，第二液压缸按照设定的行程量推动定径头内胀芯移动，使定径头继续胀开，管子在定径头径向力的作用下产生径向塑性变形。最后，第二液压缸带动内胀芯返回，定径头回缩送管装置将管子退出定径头。

本发明采用定径头与焊管内壁紧密接触的方式作为定径基准，无需测量管子内径，并以设定值对管子进行实扩，所以操作十分简单，生产率较高。定径后的管子由于发生了一定量的塑性变形，因此管子的屈服极限得以适当的提高，并且还降低或消除了管子成型焊接时所产生的残余应力。

下面结合附图对本发明的内容加以说明。

附图是本发明的定径设备示意图。

如图所示：本发明的送管装置采用运管车1。定径头2是由12棱锥形内胀芯21和12块外锥板22构成的内胀式定径头。当内胀芯沿轴向移动时可驱动外锥板沿径向张开或缩回。12块外锥板22围成圆柱形，其表面有两条螺旋凹槽23、24，它们的螺旋角与螺旋焊管3上的螺旋焊缝31和横焊缝32相等，以便使定径头表面避开焊缝。定径头装在连接套筒4上，内胀芯21装在连接杆5上，连接杆5与前油缸6的活塞杆相接，前油缸6与后油缸7的活塞杆串联。因此启动前、后油缸中的任何一个都将带动内胀芯21移动。运管车将焊管3送到定径头上后，可用手动调节方式使焊缝31对准定径头上的螺旋凹槽23。然后先启动后油缸7，当定径头2与焊管3的内壁紧密接触时(油缸7的压力通常不超过10Kg/cm₂)，压力继电器动作，后油缸7御荷，前油缸6启动，定径头张开，对焊管3进行定径。前油缸的活塞行程由液压系统控制。前油缸活塞前进到位后返回，使定径头回缩，运管车带着焊管退出定径头，完成一个工作循环。

为了能对焊管全长或部分区段定径，运管车1上设有多对可转动的托辊11、12、13，它们是由驱动装置14带动旋转的。焊管3置于各托辊上，并随托辊作同步转动。送管时，运管车1以一定的速度前进，同时托辊带动焊管转动，其合成速度的方向与焊管焊缝的方向相同，以便在步进式定径时使焊缝落在定径头的螺旋凹槽中。由于管子的焊缝有偏差，所以在定径头上方设有焊缝对中装置8。对中装置8有两个探头81、82，它们将检测的信号反馈到运管车和托辊的控制装置，以便随时修正运管车和托辊的运动速度，使焊缝始终能对准定径头上的螺旋凹槽。在步进式定径过程中，除第一次用手动调节方式使焊缝对中外，以后各次定径时的焊缝对中均是自动进行的。如果定径头位于某一托辊之上，则升降油缸15将使该托辊下降一个扩张量，以便使管子能与托辊较好接触。运管车上的支承辊16用于通过管子外壁支承定径头。

如果要对焊管全长定径，则连接定径头的套筒4就会很长。所以在套筒4的下面设有多个滚珠41，在下方设有由油缸42带动的支撑杆43。滚珠41可与焊管内壁接触；而焊管若要伸入到支撑杆43之后时，油缸将带动支撑杆43偏转下落，以便使运管车通过。这样无论焊管处于什么位置，套筒4都可得到很好的支承。

申请人对管径为300mm、400mm、500mm和700mm等规格的螺旋焊管按本发明的方法进行了定径试验。定径前焊管的实际管径均为负偏差，实扩时的扩径率为1～3％。定径结果表明，定径后的管径偏差不超过名义管径的±1％，完全符合API(美国石油协会)标准。

Claims (3)

1、螺旋焊管的定径方法，包括以下步骤：

(1)先使内胀式定径头的外周面与被定径管段内壁的非焊缝区紧密接触，并以此时的定径头外径作为定径基准，

(2)定径头按设定的扩张量胀开，对被定径管段内壁施加径向力，使管壁产生塑性变形，

(3)定径头径向回缩，

(4)定径头移向下一邻接管段，按前述(1)、(2)、(3)步骤进行，直至将所需管段定径完毕。

2、实施权利要求1所述方法的定径设备，具有一个送管装置(1)、一个装在连接套筒(4)上的内胀式定径头(2)和驱动定径头内胀芯(21)移动的液压缸(6、)，其中定径头(2)的外表面设有与被定径管子焊缝(31、32)相吻合的凹槽(23、24)，其特征是所说的液缸有两个，该两个液压缸(6、7)的活塞杆串接，且与定径头内胀芯(21)相联，所说的凹槽(23、24)是螺旋凹槽。

3.如权利要求2所述的定径设备，其特征是送管装置(1)采用运管车，运管车上设有多对由驱动装置(14)带动旋转的托辊(11、12、13)，焊管(3)置于各托辊上，运管车与托辊的合成速度方向与焊管焊缝的方向相同，定径头套筒(4)的下面设有多个可与焊管内壁接触的滚珠(41)，在其下方设有由油缸(42)带动的支撑杆(43)。