CN110116145B - 一种直缝焊管的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直缝焊管的成型方法，在对平面板带弯曲成型前，通过轧制工艺将板带轧制成波纹板形状，提高了板带的横向应力，促进了板带的宽展，可以减小板带边缘的纵向变形。另外，使板带边缘的波纹曲率半径与挤压辊孔型半径或成品焊管半径接近，采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，再将平直部分进行弯曲成型为管坯，在上述过程中，弯曲的板带边缘在封闭孔型前一直处于波浪状，提高了立体支撑力，有助于减小纵向拉伸，进而可以避免残余应力在焊接过程中导致的边浪和鼓包。本申请操作方法简单，属于物理改进，通用性强，在原有机型上改进容易，经济实用。
Description
技术领域
本发明属于板材辊弯成型领域，具体涉及一种使用板材制造直缝焊管的成型方法。
背景技术
成型技术是焊管生产技术的核心，是生产高质量焊管的关键。成型技术决定了焊管的产量、品种、质量和消耗等，是焊管设备设计和使用部门非常关心的问题。直缝管的成型方式主要有：辊式成型、排辊成型、FFX成型、UOE成型等。
辊式成型是板材深度加工的一个重要领域，它是通过由多段具有一定表面形状成型轧辊所组成的成型机组对坯料逐步进行弯曲变形，从而得到均一截面产品的一种塑性加工方法。直缝焊管是其主要的产品之一，与无缝管生产相比，由于直缝焊管生产具有生产效率高、能源消耗低、表面成型质量好以及产品尺寸精度高等优点，直缝焊管在国民经济中的用途越来越广泛，不仅在煤气输送管、建筑结构管等低强度的应用领域完全取代了无缝管，而且在高压锅炉管、油气管线管等高强度的应用领域正越来越多地替代无缝管。随着焊管质量的提高以及人们对环境、能源的重视，直缝焊管将具有更加广阔的应用前景，直缝焊管成型工艺技术的开发正受到越来越多的关注。
直缝焊管就是将钢板或带钢卷成管筒状，然后将接缝焊合而成的钢管，其基本工序为坯料准备、成形、焊接、精整、检验、包装入库，焊管之所以有巨大的发展前景，与其产品生产的工艺特点密切相关，其主要特点有：产品精度高，尤其是壁厚精度；主体设备简单，占地小；生产上可以连续化作业，甚至“无头轧制”；生产灵活，机组的产品范围宽。直缝电焊钢管以带钢为原料，通过一组成型机架连续成形为管状，然后用电阻加热或感应加热使带钢边缘部位处于熔融状态，在压力的作用下将接缝焊合而得到钢管。
在对板坯弯曲过程中，当前端形成圆形时，后端仍为平面，因而带钢前端形成的圆断面将与垂直于带钢纵长的平面倾斜一个角度α。为了使带钢由平面连续成形为圆管状，带钢管坯的边缘在成形过程中就受到了拉伸作用。成形变形区L越长，则α就越小，边缘的拉伸变形也就越小；反之，带钢边缘的拉伸变形就越大。当拉伸应力很大或拉伸变形很大时，在外力消除后变形不能全部消除，以至于产生较大的残余变形，成形后的管筒就会在边缘处产生边浪或鼓包，不大的鼓包还可以通过导向环的封闭孔进行矫正，但边缘伸长太大而引起的鼓包是不易消除的，进入焊接机组会使焊接不稳定而影响焊接质量，甚至无法进行焊接。
发明内容
本发明针对现有技术的缺点和不足，提供一种直缝焊管的成型方法，可以避免连续成型机组上带钢成型时发生的带钢边缘相对拉伸，操作简单，经济实用。
本发明通过以下技术方案实现，具体如下：
一种直缝焊管的成型方法，包括如下步骤：
(1)使用交错辊或波纹辊将板带轧制成波纹板形状；
(2)采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，以便焊管的下一步弯曲成形；
(3)对波纹板中间的平直部分进行弯曲成型为管坯，成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后焊接成型。
进一步地，所述板带边缘以接近挤压辊孔型半径或成品焊管半径为边缘弯曲半径进行波纹面轧制。
进一步地，所述弯曲成型的花型设计为边缘弯曲成型法。
进一步地，所述步骤(2)中不对波纹板中间部分进行平整加工，在弯曲成型过程中通过凸辊和排辊将其轧制成曲面形状。
进一步地，所述步骤(4)中的焊接包括高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊。
进一步地，焊接完毕后，将焊管在1040～1120℃退火4-8h。
进一步地，退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
进一步地，所述焊管直径为100-1500mm。
进一步地，所述板带厚度优选2-30mm。
本申请通过在板带弯曲成型前，通过交错辊环或波纹辊将板带先轧制成波纹形，并保持板带边缘的波纹弯曲半径近似挤压辊孔型半径或成品管半径，这样在弯曲成型或封闭孔型前不用对其进行再次弯曲。板带在形成波纹板的过程中，提高了板带的横向应力，促进了板带的宽展，并且板带的波纹形状也会减少板带的挠度，进而限制了板带边缘的纵向变形。
本申请采用边缘弯曲成型法，成型时从带钢边缘开始，连续地以相等的，近似于成品管半径R为弯曲半径进行弯曲，直到形成圆筒形。在前期轧制波纹面时，已经保持了板带边缘的曲率半径与成品管半径相近，因此在后期弯曲成型时可以在边缘波纹为基础上，采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，再将平直部分进行弯曲成型为管坯，在上述过程中，弯曲的板带边缘在封闭孔型前一直处于波浪状，边缘的纵向拉伸产生在波纹面上，由于波纹面所具有的起伏的立体结构，其纵向支撑力较平面板带强，因此纵向拉伸小。此外，在纵向波纹面的轧制以及对波纹板中间部分进行压平的过程中，主要使板带在宽度方向上发生了塑性变形和延展，也会进一步抑制纵向变形和延展。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本申请在对平面板带弯曲成型前，通过轧制工艺将板带轧制成波纹板形状，并使板带边缘的波纹曲率半径与挤压辊孔型半径或成品焊管半径相同，采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，再将平直部分进行弯曲成型为管坯，在上述过程中，弯曲的板带边缘在封闭孔型前一直处于波浪状，提高了立体支撑力，有助于减小纵向拉伸，进而可以避免残余应力在焊接过程中导致的边浪和鼓包。本申请操作方法简单，属于物理改进，通用性强，在原有机型上改进容易，经济实用。
附图说明
图1为本发明波纹板轧制成型示意图；
图2为本发明辊弯成型花型示意图。
图3为本发明成型阶段凸模与凹模辊弯成型示意图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
实施例1：
一种直缝焊管的成型方法，包括如下步骤：
(1)按最终成型焊管直径100mm，焊管长度8m，取屈服极限为200MPa，弹性模量为2×1011MPa，厚度为2mm的普通碳钢板带，使用交错辊或波纹辊将板带轧制成波纹板形状，管坯边缘以挤压辊孔型半径或成品管半径为边缘弯曲半径；
(2)采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，以便焊管的下一步弯曲成形；
(3)对波纹板中间的平直部分进行弯曲成型为管坯，成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后经高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊成型。焊接完毕后，将焊管在1040℃退火8h，退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
经观察，在封闭孔型机架中成型后，接口无边浪和鼓包，焊接后焊缝均匀平整。
实施例2：
一种直缝焊管的成型方法，包括如下步骤：
(1)按最终成型焊管直径600mm，焊管长度8m，取屈服极限为200MPa，弹性模量为2×1011MPa，厚度为10mm的普通碳钢板带，使用交错辊或波纹辊将板带轧制成波纹板形状，管坯边缘以挤压辊孔型半径或成品管半径为边缘弯曲半径；
(2)采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，以便焊管的下一步弯曲成形；
(3)对波纹板中间的平直部分进行弯曲成型为管坯，成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后经高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊成型。焊接完毕后，将焊管在1040℃退火8h，退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
经观察，在封闭孔型机架中成型后，接口无边浪和鼓包，焊接后焊缝均匀平整。
实施例3：
一种直缝焊管的成型方法，包括如下步骤：
(1)按最终成型焊管直径1500mm，焊管长度10m，取屈服极限为200MPa，弹性模量为2×1011MPa，厚度为30mm的普通碳钢板带，使用交错辊或波纹辊将板带轧制成波纹板形状，管坯边缘以挤压辊孔型半径或成品管半径为边缘弯曲半径；
(2)采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，以便焊管的下一步弯曲成形；
(3)对波纹板中间的平直部分进行弯曲成型为管坯，成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后经高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊成型。焊接完毕后，将焊管在1120℃退火4h，退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
经观察，在封闭孔型机架中成型后，接口无边浪和鼓包，焊接后焊缝均匀平整。
对比例1：
一种直缝焊管的成型方法，包括如下步骤：
(1)按最终成型焊管直径600mm，焊管长度8m，取屈服极限为200MPa，弹性模量为2×1011MPa，厚度为10mm的普通碳钢板带；
(2)采用边缘弯曲成型法，利用多对水平辊凹凸模配合对板带弯曲成型，；
(3)成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后经高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊成型。焊接完毕后，将焊管在1040℃退火8h，退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
经观察，在封闭孔型机架中成型后，接口处有轻微边浪和小鼓包，焊缝不规则，宽度不一致，部分严重缺陷无法进行焊接。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种直缝焊管的成型方法，主要包括如下步骤：
(1)使用交错辊或波纹辊将板带轧制成波纹板形状；
(2)采用一对水平辊对波纹板中间部分进行平整加工，以便焊管的下一步弯曲成形；
(3)对波纹板中间的平直部分进行弯曲成型为管坯，成型辊孔型弯曲半径在封闭孔型前按比例逐架减小，均匀分配在各开口机架轧辊上，其中管坯与下辊面相接触，而上辊仅与管坯中间部分接触；
(4)当管坯闭合周长达到3/4时，在封闭孔型机架中成型，最后焊接成型。
2.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述板带边缘以接近挤压辊孔型半径或成品焊管半径为边缘弯曲半径进行波纹面轧制。
3.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述弯曲成型的花型设计为边缘弯曲成型法。
4.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述步骤(2)中不对波纹板中间部分进行平整加工，在弯曲成型过程中通过凸辊和排辊将其轧制成曲面形状。
5.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述步骤(4)中的焊接包括高频预焊、埋弧内焊和埋弧外焊。
6.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：焊接完毕后，将焊管在1040～1120℃退火4-8h。
7.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：退火完成后还对焊管进行了超声波检测、X射线检测、扩径和水压试验。
8.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述焊管直径为100-1500mm。
9.根据权利要求1所述的直缝焊管的成型方法，其特征在于：所述板带厚度优选2-30mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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