CN111842673A - 一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法 - Google Patents

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张超
赵勇
牛爱军
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Abstract

本发明公开了一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，包括：机械扩径时采用模块化分段控制，对管端和管体采用不同扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m，钢管全长范围内直度偏差最佳控制在≤0.15％管长。该方法针对不同位置的扩径要求采用不同的扩径率，能够实现管端和管体几何尺寸的差异控制，保证整管的扩径效果和质量。

Description

一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法
技术领域：
本发明属于管线钢管制造领域，具体涉及一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法。
背景技术：
由于受到环保、土地等因素的制约及对长距离输送效率、经济性的不断追求，管道工业越来越朝着高钢级、大口径、厚壁方向发展。对于管道现场环焊缝的焊接方式，传统的手工焊已难以适应管道建设的飞速发展，推广使用全自动环焊缝焊接势在必行。而环焊缝全自动焊接对焊管的几何尺寸精度要求较高，这为高钢级、大口径、厚壁焊管的制造提出更高的挑战。
对于高钢级、大口径、厚壁直缝焊管的制造，由于管线钢板成分及轧制工艺的不断优化，以及焊接材料的不断改进，焊接方面存在的问题较少，但是在焊管几何尺寸控制方面还有进一步提升的空间。高钢级厚壁管线钢是多元合金，在成型过程中易出现噘嘴、错边等缺陷；厚壁直缝焊管在JCO成型时回弹力较大，管型不易控制，这些问题对于25mm以上壁厚的厚壁管线钢更是如此。因此需要对JCO成型、机械扩径、管端检测等几个重要工序进行优化及精确控制，提高高钢级、大口径、厚壁直缝焊管管体和管端几何尺寸精度，满足全自动环焊焊接的要求。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，本发明针对不同位置的扩径要求采用不同的扩径率，能够实现管端和管体几何尺寸的差异控制，保证整管的扩径效果和质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，包括：机械扩径时采用模块化分段控制，对管端和管体采用不同扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m，钢管全长范围内直度偏差最佳控制在≤0.15％管长。
进一步，焊管成型采用JCO成型，成型时将对中块设计成中空结构，在对中块上增加聚氨酯材料。
进一步，当焊管钢级为X80，直径为1422mm，采用JCO成型时的压制工艺：压制道次为27道次，步长范围保持在149mm-149.6mm，并采用专用内外靠模检查钢管成型曲率，先采用较小压下量进行压制，再逐渐增加压下量，使内圆曲率保持在680.4mm-674.6mm，上模具曲率为R350-R400mm，垫片厚度为140-155mm；成型后开口缝间隙控制为110-280mm，两端差值≤40mm，管端轴向错位≤6mm。
本发明的有益效果在于：
1、优化设计的对中块有效解决了成型时压制位置定位不准确的难题，对中块设计成中空结构，采用聚氨酯材料制成，弹性好且不易发生塑性变形，回弹后能够保持对中线的位置，方便操作人员观察，在成型过程减少对中误差。
2、机械扩径时采用模块化分段控制，加强对成型后管型的控制，对管端和管体采用不同扩径率的“2+1”扩径工艺，此扩径工艺是保证X80 OD1422mm直缝焊管管体和管端几何尺寸精度优异的关键。采用此扩径工艺能够实现管端和管体几何尺寸的差异控制，针对不同位置的扩径要求采用不同的扩径率，保证整管的扩径效果和质量。
3、机械扩径后采用管端椭圆度激光自动检测装置测量每一个直缝焊管管端椭圆度，避免人工测量的误差，提高了检测效率，确保每一根合格焊管管端椭圆度的准确。
4、采用本发明后的X80 OD1422mm直缝焊管管端周长范围控制在4464～4468mm之间，两端周长差0～3mm，管体周长范围控制在4459～4477mm之间；管端椭圆度小于6mm，管体椭圆度小于12mm，均高于标准要求，能够满足管道现场环焊焊接要求。
附图说明：
图1是钢板对中线示意图。
图2是对中块示意图。
附图标记说明：1-对中线、2-上表面对中线、3-正面对中位置、4-聚氨酯。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
本发明选择X80厚壁管线钢板，要求钢板不平度小于10mm/2000mm，板头和板尾不允许下挠，上翘小于40mm。
实施例1：X80 OD1422×25.7mm直缝焊管几何尺寸精度的控制。
(1)选择壁厚为25.7mm的X80厚壁管线钢板，要求钢板不平度小于10mm/2000mm，板头和板尾不允许下挠，上翘小于40mm。
(2)在JCO成型时采用如图1和图2所示的成型对中块，对中块为中空结构，中间增加了图2中聚氨酯材料4，放置在图1中对中线1位置处，钢板由J型压制成C型和O型过程中，在每一次压制后利用对中块将焊管推送到成型机正中位置，利用图2中上表面对中线2及正面对中位置3进行多角度对中，确定压制成型时焊管始终处于成型机的正中。
(3)成型压制道次为27道次，步长设为149.6mm，使用内外靠模用于管形监测，内圆曲率为680.4mm，上模具曲率为R350mm，垫片厚度为155mm，确保成型后开口缝间隙控制在130～220mm之间，两端差值≤40mm。
(4)机械扩径时采用模块化分段控制，焊管两端采用0.7％的扩径率，管体采用0.6％的扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m。
(5)机械扩径后采用管端椭圆度激光自动检测装置实时测量每一根直缝焊管管端椭圆度。
(6)对以上制造工艺生产的X80 OD1422×25.7mm直缝焊管管体和管端几何尺寸检测，管体和管端周长检测结果如表1所示，管体和管端椭圆度检测结果如表2所示。
表1管体和管端周长检测结果
Figure BDA0002596004670000031
表2管体和管端椭圆度检测结果
Figure BDA0002596004670000032
实施例2：X80 OD1422×30.8mm直缝焊管几何尺寸精度的控制。
(1)选择壁厚为30.8mm的X80厚壁管线钢板，要求钢板不平度小于10mm/2000mm，板头和板尾不允许下挠，上翘小于40mm。
(2)在JCO成型时采用如说明书附图中图1和图2所示的成型对中块，对中块为中空结构，中间增加了图2中聚氨酯材料4，放置在图1中对中线1位置处，钢板由J型压制成C型和O型过程中，在每一次压制后利用对中块将焊管推送到成型机正中位置，利用图2中上表面对中线2及正面对中位置3进行多角度对中，确定压制成型时焊管始终处于成型机的正中。
(3)成型压制道次为27道次，步长设为149.0mm，使用内外靠模用于管形监测，内圆曲率为675.2mm，上模具曲率为R350mm，垫片厚度为155mm，确保成型后开口缝间隙控制在130～220mm之间，两端差值≤40mm。
(4)机械扩径时采用模块化分段控制，焊管两端采用0.7％的扩径率，管体采用0.6％的扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m。
(5)机械扩径后采用管端椭圆度激光自动检测装置实时测量每一根直缝焊管管端椭圆度。
(6)对以上制造工艺生产的X80 OD1422×30.8mm直缝焊管管体和管端几何尺寸检测，管体和管端周长检测结果如表3所示，管体和管端椭圆度检测结果如表4所示。
表3管体和管端周长检测结果
Figure BDA0002596004670000041
表4管体和管端椭圆度检测结果
Figure BDA0002596004670000042
实施例3：X80 OD1422×32.1mm直缝焊管几何尺寸精度的控制。
(1)选择壁厚为32.1mm的X80厚壁管线钢板，要求钢板不平度小于10mm/2000mm，板头和板尾不允许下挠，上翘小于40mm。
(2)在JCO成型时采用如说明书附图中图1和图2所示的成型对中块，对中块为中空结构，中间增加了图2中聚氨酯材料4，放置在图1中对中线1位置处，钢板由J型压制成C型和O型过程中，在每一次压制后利用对中块将焊管推送到成型机正中位置，利用图2中上表面对中线2及正面对中位置3进行多角度对中，确定压制成型时焊管始终处于成型机的正中。
(3)成型压制道次为27道次，步长设为148.5mm，使用内外靠模用于管形监测，内圆曲率为674.6mm，上模具曲率在R400mm，垫片厚度140mm，确保成型后开口缝间隙控制在130～220mm之间，两端差值≤40mm。
(4)机械扩径时采用模块化分段控制，焊管两端采用0.7％的扩径率，管体采用0.6％的扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m。
(5)机械扩径后采用管端椭圆度激光自动检测装置实时测量每一根直缝焊管管端椭圆度。
(6)对以上制造工艺生产的X80 OD1422×30.8mm直缝焊管管体和管端几何尺寸检测，管体和管端周长检测结果如表5所示，管体和管端椭圆度检测结果如表6所示。
表5管体和管端周长检测结果
Figure BDA0002596004670000051
表6管体和管端椭圆度检测结果
Figure BDA0002596004670000052
综合以上实施例，采用本发明后的X80 OD1422mm直缝焊管管端周长范围控制4464～～4468mm之间，两端周长差0～3mm；管体周长范围控制在4459～4477mm之间；管端椭圆度小于6mm，管体椭圆度小于12mm，均高于标准要求，能够满足管道现场环焊焊接要求。

Claims (3)

1.一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，其特征在于：包括：机械扩径时采用模块化分段控制，对管端和管体采用不同扩径率，管体扩径时每一分段扩径长度约2.5～3.0m，并保证前后两次分段扩径重叠量>0.5m，钢管全长范围内直度偏差最佳控制在≤0.15％管长。
2.根据权利要求1所述的一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，其特征在于：焊管成型采用JCO成型，成型时将对中块设计成中空结构，在对中块上增加聚氨酯材料。
3.根据权利要求1所述的一种提高直缝焊管管体和管端几何尺寸精度的方法，其特征在于：当焊管钢级为X80，直径为1422mm，采用JCO成型时的压制工艺：压制道次为27道次，步长范围保持在149mm-149.6mm，并采用专用内外靠模检查钢管成型曲率，先采用较小压下量进行压制，再逐渐增加压下量，使内圆曲率保持在680.4mm-674.6mm，上模具曲率为R350-R400mm，垫片厚度为140-155mm；成型后开口缝间隙控制为110-280mm，两端差值≤40mm，管端轴向错位≤6mm。
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