CN110102607B - Jco钢管成型调型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种JCO钢管成型调型工艺，属于钢管制造技术领域，包括确定压制道次数，计算每道次的理论压下量和理论弦高，所述理论弦高为测量弦对应的弦高，所述测量弦为压制成型的内弧对应的弦，对钢板进行压制，每道次压制完成后测量与所述理论弦高对应的实际弦高，并根据所述实际弦高与所述理论弦高的差值对所述理论压下量进行调整，直至完成所有道次的压制；本发明提供的JCO钢管成型调型工艺，提高了JCO工艺制成的管型的几何尺寸精度且提高了调型效率。

Description

JCO钢管成型调型工艺

技术领域

本发明属于钢管制造技术领域，更具体地说，是涉及一种JCO钢管成型调型工艺。

背景技术

JCO成型工艺是一种渐进折弯成型方法，用于大直径直焊缝钢管的生产制造，是一种被广泛应用的钢管成型工艺。随着国家油气管道建设的增多，钢管的级别越来越高，钢管的口径和壁厚也越来越大。钢管级别的升高导致原料钢板的强度升高，成型过程中压制后的回弹量增大；口径的增大导致压制道次数增加；上述情况导致通过JCO成型工艺制造钢管时成型精度难以控制。加之原料钢板强度高、壁厚大，后续扩径工序对管型的矫正能力减弱，因此通过JCO工艺成型后的钢管几何尺寸对于最终的钢管成品的质量具有决定性影响。

为了控制成型后的钢管几何尺寸，通常的做法是在多道次压制过程中通过靠模测量检查管型与标准圆的偏差，以此来调整后续步骤的压制参数。这种方法精度不高；且前两个道次无法靠模测量，往往前两个道次压下量偏差较大，后续测量发现后已无法调整，造成管型不良或直接报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种JCO钢管成型调型工艺，旨在解决上述现有技术中的问题，提高通过JCO工艺制成的管型的几何尺寸精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种JCO钢管成型调型工艺，包括

确定压制道次数，计算每道次的理论压下量和理论弦高，所述理论弦高为测量弦对应的弦高，所述测量弦为压制成型的内弧对应的弦；

对钢板进行压制，每道次压制完成后测量与所述理论弦高对应的实际弦高，并根据所述实际弦高与所述理论弦高的差值对所述理论压下量进行调整，直至完成所有道次的压制。

进一步地，当所述实际弦高小于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为本道次的理论压下量；并根据调整后的所述理论压下量进行本道次的二次压制。

进一步地，所述二次压制完成后，继续对所述实际弦高和所述理论弦高进行比对；若所述实际弦高仍小于所述理论弦高，可继续对本道次的所述理论压下量进行调整并再次压制，直至所述实际弦高达到预期值。

进一步地，当所述实际弦高大于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为下一道次的所述理论压下量。

进一步地，对钢板进行压制前计算理论弦长，并在每道次的压制中测量所述理论弦长对应的实际弦长。

进一步地，所述理论弦长为一侧压制中，第二道次至最后一个道次中每道次压制成型的内弧与第一道次压制成型的内弧之间的弦长。

进一步地，对钢板进行压制前标记每道次的压制中心。

进一步地，设置精度阈值，所述预期值由所述理论弦高和所述精度阈值确定。

进一步地，所述实际弦高通过弦高百分表测量得出。

进一步地，所述弦高百分表包括门型架和表体；

所述门型架设有横梁，所述横梁两端设有同向伸出的测量臂，所述测量臂的伸出端用于抵接所述测量弦的两端；

所述表体设于所述横梁上，所述表体包括表盘和测量头，所述测量头的伸出方向与所述测量臂相同且长度大于所述测量臂。

本发明提供的JCO钢管成型调型工艺，与现有技术相比，有益效果在于：以理论弦高作为判断理论压下量是否合适的依据，对每一道次的压制进行检测同时动态调整理论压下量，使每一道次压制成型的内弧几何尺寸都能更加趋近理论值，从而保证成型后的管型具有更高的几何尺寸精度；可通过百分表等测量工具对实际弦高进行测量，精度高于现有的靠模测量；本工艺在第一道次压制完成后即可对实际弦高进行测量，并及时对理论压下量进行修改，避免了现有技术中通过靠模测量前两道次无法测量的问题，有效降低了因管型不良和报废造成的损失；本工艺可有效提高调型效率，从而提高钢管成型效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的理论弦高示意图；

图2为本发明实施例提供的标记有压制中心的钢板的示意图；

图3为本发明实施例提供的JCO钢管成型调型工艺压制开始时的示意图；

图4为本发明实施例提供的JCO钢管成型调型工艺压制中间状态一示意图；

图5为本发明实施例提供的JCO钢管成型调型工艺压制中间状态二示意图；

图6为本发明实施例提供的JCO钢管成型调型工艺压制中间状态三示意图；

图7为本发明实施例提供的JCO钢管成型调型工艺压制完成时的示意图；

图8为本发明实施例提供的理论弦长示意图；

图9为本发明实施例提供的两侧的理论弦长示意图；

图10为本发明实施例提供的弦高百分表结构示意图。

图中：11、钢板；12、压制中心；21、上模；22、下模；3、测量弦；4、弦高百分表；41、横梁；42、测量臂；43、表盘；44、测量头。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的JCO钢管成型调型工艺进行说明。所述JCO钢管成型调型工艺，包括成型工艺设计：即确定压制道次数，计算每道次的理论压下量和理论弦高，如图1所示，所述理论弦高为测量弦3对应的弦高H，所述测量弦为压制成型的内弧对应的弦；图1为了方便示意，弦高H较大，实际中弦高H较小。

钢管压制成型：对钢板11进行压制，每道次压制完成后测量与所述理论弦高对应的实际弦高，并根据所述实际弦高与所述理论弦高的差值对所述理论压下量进行调整，直至完成所有道次的压制。

如图2至7所示，现有的钢管成型工艺为：如图2所示，首先将作为坯料的钢板11进行铣边并预弯边；然后按照J形、C形、O形的顺序成型，多道次渐进式压制成型；成型过程中首先使钢板11的一半按设定的步长横向进入成型机，并使每一道次的压制中心12与上模21和下模22的中心对正；上模21下压将钢板11压弯形成预定曲率，形成压制成型的内弧；如图5所示，当一半的钢板11都压制完成后，钢板11成为横卧的J形；然后钢板11由成型机的行进机构推进，未成型的另一半到达上模21与下模22之间，进行另一半的多道次逐段弯曲，形成横卧C形管坯，如图6所示；最后在C形管坯的中间进行最后一道次的压制，使横卧的C形管坯开口缩小，成为开口的O型管坯，如图7所示，完成JCO成型过程。

本发明提供的JCO钢管成型调型工艺中，如图1和图4所示，测量弦3由虚线示出，测量所述弦高H时一般以压制中心12为中心进行测量，以便定位测量位置，便于操作；如图2所示，进行压制前，一般在钢板11上标记压制中心12，以便准确定位，保证压制中心12与上模21和下模22的中心对正；图3至图7中上模21和下模22的中心由点划线标识示出，图2中间位置较长的竖直直线标识钢板11的中心，钢板11中心两侧的部分分别进行多道次的渐进式压制成型。

成型工艺设计时，成型道次数一般根据钢管外径、壁厚和目标管型等因素确定；理论压下量由理论弦高并考虑回弹量，同时参考以往同规格或相近规格管型的工艺参数进行确定；理论弦高计算时需考虑相邻两道次之间是否有过渡段：当压制道次数较少时，相邻两道次之间的间隔较大，压制成型的内弧未连接，两内弧之间会出现直线形式的过渡段，此时测量弦3的两端可能位于所述直线形式的过渡段上，计算时需要注意；当压制道次数较多时，相邻两道次压制成型的内弧会连接或重叠，此时测量弦3的两端必位于圆弧上。

一般情况下，如图2所示，压制中心12均布在钢板11上；每道次的测量弦3的长度一致，且都是以压制中心12为中心测量；这样不仅方便计算理论弦高，而且便于对实际弦高进行测量，可利用百分表对实际弦高进行测量。

本发明提供的JCO钢管成型调型工艺，与现有技术相比，有益效果在于：以理论弦高作为判断理论压下量是否合适的依据，对每一道次的压制进行检测同时动态调整理论压下量，使每一道次压制成型的内弧几何尺寸都能更加趋近理论值，从而保证成型后的管型具有更高的几何尺寸精度；可通过百分表等测量工具对实际弦高进行测量，精度高于现有的靠模测量；本工艺在第一道次压制完成后即可对实际弦高进行测量，并及时对理论压下量进行修改，避免了现有技术中通过靠模测量前两道次无法测量的问题，有效降低了因管型不良和报废造成的损失；本工艺可有效提高调型效率，从而提高钢管成型效率。

作为本发明提供的JCO钢管成型调型工艺的一种具体实施方式，当所述实际弦高小于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为本道次的理论压下量；并根据调整后的所述理论压下量进行本道次的二次压制。当所述实际弦高小于所述理论弦高时，说明欠压，因此可以适当增加压下量，进行本道次的二次压制；压制时钢板11不不移动，上模21再次压下即可。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，所述二次压制完成后，继续对所述实际弦高和所述理论弦高进行比对；若所述实际弦高仍小于所述理论弦高，可继续对本道次的所述理论压下量进行调整并再次压制，直至所述实际弦高达到预期值。上一个实施例中，若二次压制完成后实际弦高达到预期值，则本道次压制结束，压制形成的圆弧达到所需的形状。若实际弦高仍小于理论弦高，则说明仍旧欠压，因此可继续增大压下量，进行本道次的再一次下压；下压后继续对实际弦高进行测量和比对，直至实际弦高达到预期值。需要指出的是，对所述理论压下量进行调整时需小幅调整；以免压下量过大造成过压，过压形成的圆弧形状无法通过再次压制进行调整。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，当所述实际弦高大于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为下一道次的所述理论压下量。实际弦高大于理论弦高说明过压，过压形成的圆弧形状无法通过再次压制进行调整；只能对下一道次的理论压下量进行调整。一般的，每道次的压制参数，如理论压下量相同或相近，因此下一道次的压下量能够参考上一道次。当过压时，一般需要调小下一道次的压下量。具体的，第一道次的第一次压制压下量一般小于理论压下量0.5至2mm，避免过压后无法恢复。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图8，对钢板11进行压制前计算理论弦长，并在每道次的压制中测量所述理论弦长对应的实际弦长，所述理论弦长和实际弦长由图8中的虚线示出。在测量弦高的基础上对弦长进行测量，能够进一步的验证每一道次的压下量是否合适。一般的，如图8所示，所述理论弦长为：从第二道次开始，每道次的压制中心12与第一道次压制中心12的连线。理论弦长也可以由其他合理的方式形成，由压制中心12形成的理论弦长便于计算，测量实际弦长时便于测量。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图8，所述理论弦长为一侧压制中，第二道次至最后一个道次中每道次压制成型的内弧与第一道次压制成型的内弧之间的弦长。所述一侧压制是指对钢板11两个半边中的一个半边进行压制。另一侧压制中，理论弦长以及对应的实际弦长为，另一侧的第二道次至最后一个道次中每道次压制成型的内弧与另一侧的第一道次压制成型的内弧之间的弦长，图9中示意出了两侧的理论弦长。第一道次完成后，依次测量每道次与第一道次之间的弦长能够进一步验证每道次压下量是否合适，避免压下量的累积误差以及因两道此过渡段导致的管型几何尺寸的累积误差，从而进一步控制管型的几何尺寸精度。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，对钢板11进行压制前标记每道次的压制中心12，以便准确定位，保证压制中心12与上模21和下模22的中心对正。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，设置精度阈值，所述预期值由所述理论弦高和所述精度阈值确定。所述精度阈值一般包括一个上限值和一个下限值。例如所述精度阈值为±0.5mm时，所述实际弦高位于小于等于理论弦高加上0.5mm，大于等于理论弦高减去0.5mm的区间内，即认为实际弦高达到了预期值。所述精度阈值区间的大小以及上下限的数值根据精度要求和测量误差确定。同样的，在测量和比对理论弦长和实际弦长时，也可以设定精度阈值。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，如图4和图5所示，所述实际弦高通过弦高百分表4测量得出。上述的实际弦长由卷尺或者直尺测量。由百分表、卷尺及直尺等测量工具进行测量的精度高于采用靠模的测量精度，有利于更为精确的控制管型的几何尺寸。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图10，弦高百分表4包括门型架和表体；所述门型架设有设有横梁41，横梁41两端设有同向伸出的测量臂42，测量臂42的伸出端用于抵接测量弦3的两端；所述表体设于横梁41上，包括表盘43和测量头44，测量头44的伸出方向与测量臂42相同且长度大于测量臂42。表盘43和测量头44为现有技术，测量头44包括套管和可以活动的测量体；表体借助套管固定在横梁41上，位于测量头44伸出端的测量体抵触压制内弧后移动，从而能够从表盘43上读出弦高H的数值。测量头44的长度大于测量臂42，以保证测量臂42的伸出端抵接测量弦3两端时，测量体能够抵接压制内弧而移动。具体的，图10中，测量臂42之间的距离即测量弦3的长度；测量臂42之间的距离可以设置为可调的形式，以便灵活适应不同测量弦3的长度；将两个测量臂42分别与横梁41滑动连接即可实现测量臂42之间的距离可调。

在一个具体的实施例中，目标管型直径1422mm，壁厚32.1mm；该规格扩径率0.7％，压制道次数为25，其中以钢板中心为分界线，两侧各压制12次，中间1次；为使扩径后椭圆度值达到-5至+5mm，根据成型后、扩径前、扩径后椭圆度变化规律，设定成型后椭圆度目标值为+5至+15mm；通过计算得出理论弦高和理论弦长，如下表1所示：

表1Φ1422×32.1mm规格钢管调型表(单位：mm)

按照上述JCO钢管成型调型工艺进行调型，通过数据测量、比对以及压下量调整，最终调型参数见表1；采用本工艺进行测量和压制后，钢管成型后两端椭圆度值分别为+6和+10mm；经过后续工序，最终成品钢管两端椭圆度值分别为+3和+4mm，几何尺寸精度良好，复合目标值要求。

在另一个具体实施例中，目标管型直径1422mm，壁厚25.7mm；该规格扩径率0.7％，压制道次数为21，其中以钢板中心为分界线，两侧各压制10次，中间1次；为使扩径后椭圆度值达到-5至+5mm，根据成型后、扩径前、扩径后椭圆度变化规律，设定成型后椭圆度目标值为+5至+15mm；通过计算得出理论弦高和理论弦长，如下表2所示：

表2Φ1422×25.7mm规格钢管调型表(单位：mm)

按照上述JCO钢管成型调型工艺进行调型，通过数据测量、比对以及压下量调整，最终调型参数见表2；采用本工艺进行测量和压制后，钢管成型后两端椭圆度值分别为+8和+12mm；经过后续工序，最终成品钢管两端椭圆度值均为+4mm，几何尺寸精度良好，复合目标值要求。

在另一个具体实施例中，目标管型直径1016mm，壁厚26.2mm；该规格扩径率0.8％，压制道次数为17，其中以钢板中心为分界线，两侧各压制8次，中间1次；为使扩径后椭圆度值达到-6至+6mm，根据成型后、扩径前、扩径后椭圆度变化规律，设定成型后椭圆度目标值为+5至+12mm；通过计算得出理论弦高和理论弦长，如下表3所示：

表3Φ1016×26.2mm规格钢管调型表(单位：mm)

按照上述JCO钢管成型调型工艺进行调型，通过数据测量、比对以及压下量调整，最终调型参数见表3；采用本工艺进行测量和压制后，钢管成型后两端椭圆度值均为+7mm；经过后续工序，最终成品钢管两端椭圆度值为+3mm和+2mm，几何尺寸精度良好，复合目标值要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，包括：

确定压制道次数，计算每道次的理论压下量、理论弦长和理论弦高，所述理论弦高为测量弦对应的弦高，所述测量弦为压制成型的内弧对应的弦；

所述理论弦长为一侧压制中，第二道次至最后一个道次中每道次压制成型的内弧与第一道次压制成型的内弧之间的弦长；

对钢板进行压制，每道次压制完成后测量与所述理论弦高对应的实际弦高，以及测量所述理论弦长对应的实际弦长，并根据所述实际弦高与所述理论弦高的差值对所述理论压下量进行调整，直至完成所有道次的压制；

对钢板进行压制前标记每道次的压制中心，所述实际弦高通过弦高百分表测量得出。

2.如权利要求1所述的JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，当所述实际弦高小于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为本道次的理论压下量；并根据调整后的所述理论压下量进行本道次的二次压制。

3.如权利要求2所述的JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，所述二次压制完成后，继续对所述实际弦高和所述理论弦高进行比对；若所述实际弦高仍小于所述理论弦高，可继续对本道次的所述理论压下量进行调整并再次压制，直至所述实际弦高达到预期值。

4.如权利要求1所述的JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，当所述实际弦高大于所述理论弦高时，调整的所述理论压下量为下一道次的所述理论压下量。

5.如权利要求3所述的JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，设置精度阈值，所述预期值由所述理论弦高和所述精度阈值确定。

6.如权利要求1所述的JCO钢管成型调型工艺，其特征在于，所述弦高百分表包括

门型架，设有横梁，所述横梁两端设有同向伸出的测量臂，所述测量臂的伸出端用于抵接所述测量弦的两端；

表体，设于所述横梁上，所述表体包括表盘和测量头，所述测量头的伸出方向与所述测量臂相同且长度大于所述测量臂。

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