CN104475599B - 一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置 - Google Patents

一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种螺旋焊管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压试验机将扩径头压入螺旋焊管管端，使其管端直径精度达到要求。一种螺旋焊管管端扩径装置，包括静水压试验机和扩径头，所述静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度，扩径头固定在静水压试验机移动端挡板内侧，并可随之移动。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)利用静水压试验机代替钢管扩径机完成钢管管端扩径作业，节约了设备投资近50万元；2)自制扩径头替代扩径模块，节约设备配件投资近100万元；3)利用静水压试验机来对钢管进行扩径作业，不必另设精整线场地，减小企业占地面积。

Description

一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置
技术领域
本发明涉及钢管管端修整技术领域，尤其涉及一种大口径螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置。
背景技术
在油气长输管线施工中，为方便钢管管端对口组焊，需保证对接钢管两侧管端一定长度范围内的直径尺寸和椭圆度接近一致，且公差要求较为严格。因此螺旋钢管的生产过程中要经过管端修整工序来保证尺寸精度和消除内应力，但在螺旋钢管实际生产中，由于钢板机械性能的波动、对回弹等因素的影响估计不准确等因素，常常会出现管端直径超差的现象。
钢管管端直径偏小时需要对钢管进行扩径，目前常用机械冷扩径的方法，用带有模块的钢管扩径机实现，但这种扩径机的模块是根据钢管管径定制的，而螺旋钢管的管径范围在φ219-φ2540之间，管径规格达到近30种，即需要定制30种模块，通常钢管企业的扩径机采用错位布置两台，也就是说模块需要定制60套，根据管径不同价格不同，管径越大价格越贵，每套价格在2万-15万之间，加上扩径机本身价格也比较昂贵，增加了企业的成本压力。
发明内容
本发明提供了一种螺旋钢管管端扩径方法及扩径装置，利用钢管企业必备的静水压试验机配合扩径头达到对钢管进行扩径的目的，制作安装方便，操作简单，极大地降低了企业成本压力。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种螺旋钢管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压试验机将扩径头压入螺旋钢管管端，使其管端直径精度达到要求。
一种螺旋钢管管端扩径方法，包括如下步骤：
1)根据标准钢管管端理论内径加工制作扩径头，将扩径头安装在静水压试验机的移动端挡板上；
2)将需扩径钢管吊放到静水压试验机的钢管托架上，调整钢管托架使钢管扩径端与扩径头轴线对正；钢管另一端通过静水压试验机固定端固定；
3)启动静水压试验机的主油缸，调整压力为40～70MPa,移动端带动扩径头进入钢管，待锥形段全部进入钢管后停车，移动端退回到原位；
4)测量钢管直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
所述扩径头利用锥形段实现钢管由管端直径向管径的过渡，锥形段长度为200～300mm，斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
用于实现一种螺旋钢管管端扩径方法的装置，包括静水压试验机和扩径头，所述静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度，扩径头固定在静水压试验机移动端挡板内侧，并可随之移动。
所述扩径头由依次设置的连接法兰、直段钢管、锥形段钢管和堵头钢板组成，连接法兰上设有与静水压试验机移动端挡板相适应的法兰孔；锥形段钢管长度为200～300mm，锥形段斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)利用静水压试验机代替钢管扩径机完成钢管管端扩径作业，节约了设备投资近50万元；
2)自制扩径头替代扩径模块，节约设备配件投资近100万元；
3)利用静水压试验机来对钢管进行扩径作业，不必另设精整线场地，，减小企业占地面积。
附图说明
图1是本发明所述装置的工艺布置图。
图2是扩径头的主视图。
图3是图2中的A-A剖视图。
图中：1.静水压试验机 11.固定端 12.固定端挡板 13.移动端挡板 14.移动端15.主油缸 16.钢管托架 2.钢管 3.扩径头 31.连接法兰 32.直段钢管 33.锥形段钢管34.堵头钢板 4.固定螺栓 5.弹簧垫圈
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
一种螺旋钢管管端扩径方法，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压试验机1将扩径头3压入螺旋钢管2管端，使其管端直径精度达到要求。
本发明一种螺旋钢管管端扩径方法，包括如下步骤：
1)根据标准钢管2管端理论内径加工制作扩径头3，将扩径头3安装在静水压试验机1的移动端挡板13上；
2)将需扩径钢管2吊放到静水压试验机1的钢管托架16上，调整钢管托架16使钢管2扩径端与扩径头3轴线对正；钢管2另一端通过静水压试验机固定端11固定；
3)启动静水压试验机1的主油缸15，调整压力为40～70MPa,移动端14带动扩径头3进入钢管2，待锥形段33全部进入钢管2后停车，移动端14退回到原位；
4)测量钢管2直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
所述扩径头3利用锥形段33实现钢管2由管端直径向管径的过渡，锥形段33长度为200～300mm，斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
见图1，是本发明所述装置的工艺布置图，用于实现一种螺旋钢管管端扩径方法的装置，包括静水压试验机1和扩径头3，所述静水压试验机1的钢管托架16用于支承钢管2并可调节钢管2高度，扩径头3固定在静水压试验机移动端挡板13内侧，并可随之移动。
见图2-图3，是扩径头3的结构示意图。所述扩径头3由依次设置的连接法兰31、直段钢管32、锥形段钢管33和堵头钢板34组成，连接法兰31上设有与静水压试验机移动端挡板13相适应的法兰孔；锥形段钢管33长度为200～300mm，锥形段斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
按标准API SPECIFICATION 5L《管线钢管规范》(第45版)要求，钢管2管端直径的公差为D±1.6，在此范围内为合格钢管，超差的即为不合格产品；同时按照API标准：“8.9.2除另有协议外，冷扩径钢管的定径率不应小于0.003且不应大于0.015。8.9.3除另有协议外，定径率Sr应采用公式(1)计算：
Sr＝|Da-Db|/Db……公式(1)
Da指制造商指定的定径后外径，用mm(in)表示；
Db指制造商指定的定径前外径，用mm(in)表示；
|Da-Db|指外径差的绝对值，用mm(in)表示；”
扩径率是直径扩大量和钢管直径的比值，本发明设定扩径率为0.3％～1.5％，即(D-D1)/D1＝(0.003～0.015)，式中D为标准规格钢管理论内径，D1为扩径前的钢管内径；扩径头的斜率K＝(D-D1)/2L，式中L为锥形段33的长度，经换算得出锥形段33的斜率为 K = ( 0.00075 - 0.0015 ) D L .
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】规格为D529×8的螺旋钢管扩径方法
制作扩径头3：D529×8标准规格钢管理论内径为513mm，设定扩径头3锥形段33的长度L＝200mm，系数取为0.001，则锥形段33的斜率即锥形段33大头直径为513mm，小头直径为512mm，理论扩径率为0.19％，符合要求。
采用20mm钢板制作连接法兰31和堵头钢板34，直段钢管32和锥形段钢管33可采用同规格钢管管头加工制作以节约材料。
在钢管静水压试验过程中，静水压试验机固定端挡板12和移动端挡板13主要起对钢管2管端进行密封的作用，钢管试压用的水通过静水压试验机固定端11注入到钢管2中，静水压试验机移动端14移动后压紧在钢管2另一端以实现对钢管2管端的密封，静水压试验机1的主油缸15与静水压试验机移动端14固定在一起，其主要作用是对钢管2在试压过程中产生的压力进行平衡。
本发明充分利用静水压试验机主油缸15的加压功能，将扩径头3通过固定螺栓4和弹簧垫圈5固定在静水压试验机1的移动端挡板13上，当主油缸15加压后，扩径头3随移动端挡板13向钢管2管端方向移动，并进入钢管2内达到扩径的目的。
本实施例中，钢管2管端直径的公差为D±1.6，即管端直径在(527.4～530.6)范围内为合格，需扩径钢管2实测直径为526.5mm，启动静水压试验机1的主油缸15，调整压力为70MPa,移动端14带动扩径头3进入钢管2，待锥形段33全部进入钢管2后停车，移动端14退回到原位；测量钢管2扩径后外径尺寸为529.7mm，达到产品标准要求，实际扩径率0.6％，符合要求。

Claims (4)

1.一种螺旋钢管管端扩径方法，其特征在于，按标准规格钢管理论内径制作扩径头，采用静水压试验机将扩径头压入螺旋钢管管端，使其管端直径精度达到要求；具体包括如下步骤：
1)根据标准钢管管端理论内径加工制作扩径头，将扩径头安装在静水压试验机的移动端挡板上；
2)将需扩径钢管吊放到静水压试验机的钢管托架上，调整钢管托架使钢管扩径端与扩径头轴线对正；钢管另一端通过静水压试验机固定端固定；
3)启动静水压试验机的主油缸，调整压力为40～70MPa,移动端带动扩径头进入钢管，待锥形段全部进入钢管后停车，移动端退回到原位；
4)测量钢管直径，重复步骤3)，直至管端直径达到标准要求。
2.根据权利要求1所述的螺旋钢管管端扩径方法，其特征在于，所述扩径头利用锥形段实现钢管由管端直径向管径的过渡，锥形段长度为200～300mm，斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
3.用于实现权利要求1所述的一种螺旋钢管管端扩径方法的装置，其特征在于，包括静水压试验机和扩径头，所述静水压试验机的钢管托架用于支承钢管并可调节钢管高度，扩径头固定在静水压试验机移动端挡板内侧，并可随之移动。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述扩径头由依次设置的连接法兰、直段钢管、锥形段钢管和堵头钢板组成，连接法兰上设有与静水压试验机移动端挡板相适应的法兰孔；锥形段钢管长度为200～300mm，锥形段斜率为式中：D-标准规格钢管理论内径；L-锥形段长度。
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