CN105195553A - 薄壁焊接盘管及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是它包括以下步骤：选材、制管、盘管、剪切、包装，通过上述方法制备成薄壁焊接盘管，它包括由壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管卷绕而成的盘管，盘管的中心圆直径D为800㎜~1500㎜，外圆直径D1为1200㎜~2000㎜，卷绕层数为6~20层，每层的卷绕圈数为25~48圈，盘管的展开长度为600m~1800m，本发明解决了加工设计和运输成本，提高焊管利用率，采用自动排管机构，降低了人工劳动强度，实现了自动化排管，盘管滚筒采用可伸缩式，可以根据不同的焊管规格进行调整，有效避免了因盘管内径过小，而导致盘管过程中管材内壁产生褶皱、变形等问题。

Description

薄壁焊接盘管及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种焊管及生产方法，具体地说是一种薄壁焊接盘管及其生产方法。

背景技术

薄壁焊接管主要包括钛焊管、不锈钢焊管、镍基合金焊管等，所述的薄壁焊接管是指壁径比（壁厚与外径之比）大于1.8%、小于等于3%的焊管，该焊接管材主要应用于海洋工程、海水淡化、电力能源、石油化工、空冷、泳池、水下养殖等装置中的换热器、蒸发器和冷凝器中。目前为满足不同领域的需求，生产线上的带材由焊管机组开卷、排辊成型、焊接、在线热处理、定径、涡流探伤检测、在线喷码后，根据通过客户所需长度切断成若干焊接直管，交货时，将若干焊接直管进行捆扎，通过运输车运送给客户即可，该种方式当客户长度考虑不当时，将会造成产品利用率大大降低，同时，当焊接直管长度超过15米以上时，运输难度和成本将会大幅度提高，并且该种方式在运输过程中，焊接直管容易磕碰，影响焊接直管质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于运输及使用的薄壁焊接盘管及其生产方法。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种薄壁焊接盘管的生产方法，它包括以下步骤：

⑴选材：选用工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材作为原材料；

⑵制管：由包括开卷机构、成型机构、焊接机构、在线热处理机构、定径机构、涡流探伤机构、在线喷码机构、切断机构的制管机组将工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材经开卷机构开卷、成型机构排辊成型、焊接机构焊接、在线热处理机构在线退火、定径机构定径、涡流探伤机构检测、在线喷码机构喷码制备成壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管；

⑶盘管：经步骤⑵制备的焊管通过自动排管机构有序卷绕在由传动装置带动的卷绕滚筒上；

⑷剪切、包装：盘管后，制管机组中的切断机构按照设定的长度将焊管切断，操作人员用尼龙卡带扎紧盘管尾部，盘管尾部扎紧后再用塑料打包带对整卷盘管进行紧固，紧固后将打包好的盘管取出即可。

在步骤⑶中，本发明所述的自动排管机构包括安装在机座上的导轨，导轨上设有由伺服电机通过滚珠丝杆带动沿卷绕滚筒轴向方向往复运动的滑块，滑块上设有焊管导向辊组及管材速度感应器，伺服电机由PLC控制器控制；经步骤⑵制备的焊管经焊管导向辊组引导卷绕在卷绕滚筒上，每卷绕一圈，自动排管机构的滑块由PLC控制器控制伺服电机通过滚珠丝杠移动相应规格焊管外径距离，焊管一圈圈、一层层自动有序排列在卷绕滚筒上。

在步骤⑶中，本发明焊管机组的制管速度与卷绕速度匹配；卷绕滚筒的转速与制管速度的关系为：（式中n_滚筒为卷绕滚筒的转速，其单位为r/s；v为制管速度，其单位为m/min；r为卷绕滚筒4的半径＋焊管直径×卷绕层数，其单位为m；为修正系数，取值范围为0.80≤≤0.95，卷绕层数根据管材速度感应器19检测的长度进行计算。

在步骤⑶中，本发明所述的卷绕滚筒由至少两个的圆弧盘构成，圆弧盘上设有调节卷绕滚筒内径的调整机构，调整机构通过轴套与传动装置连接。

本发明所述的调整机构包括安装在轴套上的气缸，气缸的活塞杆与圆弧盘连接。

本发明所述的调整机构包括调节板，调节板一端通过第一紧固机构与轴套铰接，另一端通过第二紧固机构与圆弧盘铰接。

本发明所述卷绕滚筒一端设有固定挡板，另一端设有活动挡板；所述的圆弧盘外表面均设有柔性尼龙板。

在步骤⑶中，本发明所述的传动装置包括安装在机座上的底座，底座上设有传动轴、进给电机，传动轴一端与卷绕滚筒连接，另一端设有被摩擦轮，进给电机与减速机输入端连接，减速机的输出轴上设有与被摩擦轮啮合的摩擦轮。

本发明所述摩擦轮由聚氨酯材料制成，所述的被摩擦轮由钢材制成。

一种薄壁焊接盘管，它包括由壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管卷绕而成的盘管，盘管的中心圆直径为800~1500mm，外圆直径D1为1200㎜~2000㎜，卷绕层数为6~20层，每层的卷绕圈数为25~48圈，盘管的展开长度为600m~1800m。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，解决了加工设计和运输成本，提高焊管利用率，采用自动排管机构，降低了人工劳动强度，实现了自动化排管，盘管滚筒采用可伸缩式，可以根据不同的焊管规格进行调整，有效避免了因盘管内径过小，而导致盘管过程中管材内壁产生褶皱、变形等问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是自动排管机构的结构示意图；

图5是卷绕滚筒调节机构的结构示意图；

图6是盘管24的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

由图1、图2、图3、图4、图5、图6可知，一种薄壁焊接盘管的生产方法，它包括以下步骤：

⑴选材：选用工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材作为原材料；

⑵制管：由包括开卷机构、成型机构、焊接机构、在线热处理机构、定径机构、涡流探伤机构、在线喷码机构、切断机构的制管机组将工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材经开卷机构开卷、成型机构排辊成型、焊接机构焊接、在线热处理机构在线退火、定径机构定径、涡流探伤机构检测、在线喷码机构喷码制备成壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管；通过成型工艺将带材通过不同弧度的轧辊逐步卷曲成圆后进行焊接，焊接采用钨极氩弧焊，无填充焊丝，通过带材自溶形成焊缝，确保焊缝成分及组织与母材相近；在线退火设备用于消除焊接及加工应力；涡流探伤设备用于检测焊缝质量，将有缺陷部位进行标识，以便于客户使用时避开缺陷部位；定径工序有效的控制焊管外径尺寸；在线喷码设备用于产品标识，便于信息追溯；切断机按照设定的长度切断管材；

⑶盘管：经步骤⑵制备的焊管通过自动排管机构有序卷绕在由传动装置带动的卷绕滚筒4上；

⑷剪切、包装：盘管后，制管机组中的切断机构按照设定的长度将焊管切断，操作人员用尼龙卡带扎紧盘管24尾部，盘管24尾部扎紧后再用塑料打包带对整卷盘管24进行紧固，紧固后将打包好的盘管24取出即可。

在步骤⑶中，所述自动排管机构包括安装在机座1上的导轨18，导轨18上设有由伺服电机23通过滚珠丝杆22带动沿卷绕滚筒4轴向方向往复运动的滑块21，滑块21上设有焊管导向辊组及管材速度感应器19，所述的导向辊组包括两个相向旋转的导向辊20，伺服电机23由PLC控制器3控制；经步骤⑵制备的焊管经焊管导向辊组引导卷绕在卷绕滚筒上，每卷绕一圈，自动排管机构的滑块21由PLC控制器控制伺服电机23通过滚珠丝杠22移动相应规格焊管外径距离，焊管一圈圈、一层层自动有序排列在卷绕滚筒4上。

本发明为适用各种规格的薄壁焊管，在步骤⑶中，所述卷绕滚筒4由至少两个的圆弧盘2构成，本实施例卷绕滚筒4由四个圆弧盘2构成，圆弧盘2上设有调节卷绕滚筒4内径的调整机构，调整机构通过轴套15与传动装置连接。

本发明为方便调节，所述的调整机构包括调节板16，调节板16一端通过第一紧固机构17与轴套15铰接，另一端通过第二紧固机构14与圆弧盘2铰接，

本发明为方便卷绕，所述的卷绕滚筒4上设有焊管锁紧装置13。

本发明为防止薄壁焊管在盘管时被划伤，所述圆弧盘2外表面均设有柔性尼龙板。

本发明所述卷绕滚筒4一端设有固定挡板11，另一端设有活动挡板12。

本发明所述的焊管为焊接直管。

在步骤⑶中，本发明所述的传动装置包括安装在机座2上的底座7，底座7上设有传动轴10、进给电机6，传动轴10一端与卷绕滚筒4连接，本实施例传动轴10一端与轴套15套接，另一端设有被摩擦轮9，进给电机6与减速机5输入端连接，减速机5的输出轴上设有与被摩擦轮9啮合的摩擦轮8，进给电机6由PLC控制器3控制，摩擦轮8与被摩擦轮9之间的摩擦力大小由进给电机6自动感应调节，摩擦力大小显示在PLC控制面板上，摩擦力调节过载将自动停机。

本发明为避免了摩擦轮8与被摩擦轮9打滑，导致盘管速度不稳定，摩擦轮8与被摩擦轮9采用不同材质的材料，所述摩擦轮8由聚氨酯材料制成，所述的被摩擦轮9由钢材制成。

本发明焊管机组的制管速度由自动排管机构中的管材速度感应器19检测，所述的管材速度感应器19还具有计数功能，卷绕滚筒4的转速由制管速度等参数通过PLC程序计算设定。

在步骤⑶中，本发明焊管机组的制管速度与卷绕速度匹配；卷绕滚筒4的转速与制管速度的关系为：（式中n_滚筒为卷绕滚筒4的转速，其单位为r/s；v为制管速度，其单位为m/min；r为卷绕滚筒4的半径＋焊管直径×卷绕层数，其单位为m；为修正系数，取值范围为0.80≤≤0.95，卷绕层数根据管材速度感应器19检测的长度进行计算。

被摩擦轮9的转速为：

式中r_滚筒为卷绕滚筒4的半径，r_被摩擦轮为被摩擦轮9的半径。

摩擦轮8的转速为：>

式中r_摩擦轮为摩擦轮8的半径。

摩擦轮8转速由进给电机6和减速机5控制，从而实现制管速度与卷绕速度匹配，确保焊管卷绕时前后速度一致。

本发明工作过程如下，薄壁焊管由焊管机组开卷、排辊成型、焊接、在线热处理、定径、涡流探伤检测、在线喷码后，进入自动排管机构，通过自动排管机构导向辊组的引导到达焊管锁紧装置13处，操作人员将焊管端头通过焊管锁紧装置13锁紧后开始卷绕，通过自动排管机构中的管材速度感应器19检测，将焊管机组制管速度传送至PLC控制器，PLC控制器通过程序计算转换后输出信号至减速机5，减速机5控制摩擦轮8带动被摩擦轮9通过传动轴10带动卷绕滚筒4转动，每卷绕一圈，自动排管机构的滑块21由PLC控制器控制伺服电机23通过滚珠丝杠22移动相应规格焊管外径距离，焊管一圈圈、一层层自动有序排列在卷绕滚筒4上。制管机组中的切断机按照设定的长度将焊管切断，焊管通过管材速度感应器19感应后，盘管装置停止运行，操作人员用尼龙卡带扎紧盘管尾部，盘管尾部扎紧后再用塑料打包带对整卷盘管进行紧固，取下活动挡板12，将打包好的盘管取出即可。

本发明卷绕滚筒4需要调节时，松开第一紧固机构17及第二紧固机构14，使调节板16绕轴套15转动至所需角度，紧固第一紧固机构17及第二紧固机构14即可，调节板16与轴套15成90°时，卷绕滚筒4的内径最大，调节板16与轴套15平行时，卷绕滚筒4的内径最小。

一种薄壁焊接盘管，它包括由壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管卷绕而成的盘管24，盘管24的中心圆直径D为800㎜~1500㎜，外圆直径D1为1200㎜~2000㎜，卷绕层数为6~20层，每层的卷绕圈数为25~48圈，盘管24的展开长度为600m~1800m。

本实施例选用工业纯钛带材作为原材料，由包括开卷机构、成型机构、焊接机构、在线热处理机构、定径机构、涡流探伤机构、在线喷码机构、切断机构的制管机组将工业纯钛带材经开卷机构开卷、成型机构排辊成型、焊接机构焊接、在线热处理机构在线退火、定径机构定径、涡流探伤机构检测、在线喷码机构喷码制备成壁径比为2.6%的焊管，焊管的外径为19㎜，壁厚为0.5㎜，焊管通过自动排管机构有序卷绕在由传动装置带动的卷绕滚筒4上制成盘管24，盘管24的中心圆直径D为1300㎜，所述的中心圆直径D与卷绕滚筒4直径相等，外圆直径D1为1600㎜，卷绕层数为8层，每层的卷绕圈数为30圈，盘管24的展开长度为1100m。

实施例2：

所述的调整机构包括安装在轴套15上的气缸，气缸的活塞杆与圆弧盘2连接。需要调节时，通过活塞杆的伸出与缩回，调节卷绕滚筒4的内径的大小。

本实施例选用不锈钢带材作为原材料，由包括开卷机构、成型机构、焊接机构、在线热处理机构、定径机构、涡流探伤机构、在线喷码机构、切断机构的制管机组将不锈钢带材经开卷机构开卷、成型机构排辊成型、焊接机构焊接、在线热处理机构在线退火、定径机构定径、涡流探伤机构检测、在线喷码机构喷码制备成壁径比为3%的焊管，焊管的外径为16㎜，壁厚为0.48㎜，盘管24的中心圆直径D为800㎜，外圆直径D1为1200㎜，卷绕层数为13层，每层的卷绕圈数为37圈，盘管24的展开长度为1280m。

余同实施例1。

Claims (10)

1.一种薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是它包括以下步骤：

选材：选用工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材作为原材料；

制管：由包括开卷机构、成型机构、焊接机构、在线热处理机构、定径机构、涡流探伤机构、在线喷码机构、切断机构的制管机组将工业纯钛带材或不锈钢带材或镍基合金带材经开卷机构开卷、成型机构排辊成型、焊接机构焊接、在线热处理机构在线退火、定径机构定径、涡流探伤机构检测、在线喷码机构喷码制备成壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管；

⑶盘管：经步骤⑵制备的焊管通过自动排管机构有序卷绕在由传动装置带动的卷绕滚筒上；

⑷剪切、包装：盘管后，制管机组中的切断机构按照设定的长度将焊管切断，操作人员用尼龙卡带扎紧盘管尾部，盘管尾部扎紧后再用塑料打包带对整卷盘管进行紧固，紧固后将打包好的盘管取出即可。

2.根据权利要求1所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是在步骤⑶中，所述的自动排管机构包括安装在机座上的导轨，导轨上设有由伺服电机通过滚珠丝杆带动沿卷绕滚筒轴向方向往复运动的滑块，滑块上设有焊管导向辊组及管材速度感应器，伺服电机由PLC控制器控制；经步骤⑵制备的焊管经焊管导向辊组引导卷绕在卷绕滚筒上，每卷绕一圈，自动排管机构的滑块由PLC控制器控制伺服电机通过滚珠丝杠移动相应规格焊管外径距离，焊管一圈圈、一层层自动有序排列在卷绕滚筒上。

3.根据权利要求2所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是在步骤⑶中，焊管机组的制管速度与卷绕速度匹配；卷绕滚筒的转速与制管速度的关系为：（式中n_滚筒为卷绕滚筒的转速，其单位为r/s；v为制管速度，其单位为m/min；r为卷绕滚筒的半径＋焊管直径×卷绕层数，其单位为m；为修正系数，取值范围为0.80≤≤0.95，卷绕层数根据管材速度感应器检测的长度进行计算。

4.根据权利要求1所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是在步骤⑶中，所述的卷绕滚筒由至少两个的圆弧盘构成，圆弧盘上设有调节卷绕滚筒内径的调整机构，调整机构通过轴套与传动装置连接。

5.根据权利要求4所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是所述的调整机构包括安装在轴套上的气缸，气缸的活塞杆与圆弧盘连接。

6.根据权利要求4所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是所述的调整机构包括调节板，调节板一端通过第一紧固机构与轴套铰接，另一端通过第二紧固机构与圆弧盘铰接。

7.根据权利要求4所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是所述卷绕滚筒一端设有固定挡板，另一端设有活动挡板；所述的圆弧盘外表面均设有柔性尼龙板。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是在步骤⑶中，所述的传动装置包括安装在机座上的底座，底座上设有传动轴、进给电机，传动轴一端与卷绕滚筒连接，另一端设有被摩擦轮，进给电机与减速机输入端连接，减速机的输出轴上设有与被摩擦轮啮合的摩擦轮。

9.根据权利要求8所述的薄壁焊接盘管的生产方法，其特征是所述摩擦轮由聚氨酯材料制成，所述的被摩擦轮由钢材制成。

10.一种薄壁焊接盘管，其特征是它包括由壁径比大于1.8%、小于等于3%的焊管卷绕而成的盘管，盘管的中心圆直径D为800㎜~1500㎜，外圆直径D1为1200㎜~2000㎜，卷绕层数为6~20层，每层的卷绕圈数为25~48圈，盘管的展开长度为600m~1800m。