CN113245394B - 不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，进料区域包括依次设置的管坯进口、冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置；盘拉盘管生产区域包括依次设置的盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区，不锈钢无缝直管对接盘管生产区域包括依次设置的管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台。本发明能够提高了产品的成材率和整体质量，节约能源并提高了工作效率。

Description

不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线

技术领域

本发明涉及不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管生产领域，特别是涉及一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线。

背景技术

自不锈钢盘管诞生以来，以其生产工艺简单、生产效率高、品种多、规格齐全等优点。广泛应用于石油化工、电力、核工业、医药、食品、船舶制造等行业。

目前，市场上的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管生产周期长，并且操作人员的劳动强度较大，同时降低了不锈钢无缝盘管的生产效率。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。一种不锈钢无缝盘管生产线在于提高生产效率，降低成本，保证产品质量，特别是减轻或取代特殊条件下的人工操作劳动。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，能够提高了产品的成材率和整体质量，节约能源并提高了工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，包括进料区域、平行设置在进料区域两侧的盘拉盘管生产区域、不锈钢无缝直管对接盘管生产区域和PLC总控制系统控制连接，所述PLC总控制系统与进料区域、盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域，所述进料区域的出料端与盘拉盘管生产区域进料端之间设有第一横移装置，与不锈钢无缝直管对接盘管生产区域进料端之间设有第二横移装置；

所述进料区域包括依次设置的管坯进口、冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置，从所述管坯进口送入管坯，管坯依次通过冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置处理后成为管材，管材被送入第一横移装置或第二横移装置，所述第一横移装置将管材送入盘拉盘管生产区域，所述第二横移装置将管材送入不锈钢无缝直管对接盘管生产区域；

所述盘拉盘管生产区域包括依次设置的盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区，所述管材依次通过盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区加工成盘管后送出；

所述不锈钢无缝直管对接盘管生产区域包括依次设置的管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台，所述管材依次通过管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台加工成对接盘管送出。

在本发明一个较佳实施例中，所述辊底式光亮固溶炉，最高工作温度：1180℃，保温区炉温均匀性在±5℃以内，炉温＞1000℃，钢管内外截面温差≤3℃，均热段炉膛温控精度在±2℃以内。

在本发明一个较佳实施例中，所述盘拉盘管清洗区对盘管通过内壁和外壁同步清洗，通过超声波清洗对盘管外壁进行清洗，通过流体推动海绵球在盘管两端进行往复式清洗。

在本发明一个较佳实施例中，所述保温型光亮固溶炉的感应加热线圈为多圈铜管螺线圈管结构，所述保温型光亮固溶炉具有九个测温装置，通过PID运算闭环控制，温度控制在±2℃，实现温度的恒定。

在本发明一个较佳实施例中，所述保温型光亮固溶炉内保护气为含氢气体，保温型光亮固溶炉的隔气室利用氮气墙以及三道闸门交替动作阻隔炉内氢气与外界空气接触。

在本发明一个较佳实施例中，所述盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域还包括用于运输管件的转运设备，所述转运设备为V型传送辊道、输送辊道、板链输送装置、输送同步带、顶升调节装置、料台倾斜自动滚落机构及拨料装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述输送辊道、V型传送辊道、板链输送装置和输送同步带为连续速度无级变频调速式，通过与生产线PLC程序控制，使整个生产线按节奏自动控制，顶升调节装置、料台倾斜自动滚落机构及拨料装置与输送装置通过电控使钢管从在生产线中自动输送。

在本发明一个较佳实施例中，所述盘拉盘管的外径为Φ6～Φ28mm、壁厚为0.5～2.0mm，长度为30～1000m。

在本发明一个较佳实施例中，所述对接盘管的外径为Φ8～Φ25mm、壁厚为0.8～2.5mm，长度可达20km，甚至更长。

本发明的有益效果是：

1、本发明生产线厂房共三跨，呈“M”形布置。管坯在从纵向厂房一端进入，按照工艺流程在连通区域逐步推进，到不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管从相邻的纵向厂房另一端发出，整个过程非常流畅。

2、本发明生产线厂房在两相邻纵向厂房的端部设计了与其垂直的横向厂房，成品管可在横向厂房区域内通过链式横移机构实现横向传送，不需要进行行车吊运和转向操作。

3、本发明采用的冷轧管机是长行程高速连送连轧环孔型单连杆冷轧管机，可用大变形量方式轧制各种不锈钢精密无缝管，同时还具有尺寸壁厚尺寸公差小，精度高的特点。

4、本发明采用无损检测设备主要有超声波涡流探伤联合一体机组、水压试验设备等保证了钢管产品质量，同时也保证了关键设备的高效和可靠。

5、本发明车间平面布置根据较多品种规格，改造成相对独立的制管生产作业线。满足了不同产品的工艺要求，增加了组织生产的灵活性。

6、本发明生产的不锈钢无缝盘管直接用于石油化工、电力、核工业、医药、食品、船舶制造等行业，包括缠绕式热交换器和冷凝器在各种介质的热交换，可有效提高换热系数和节能效果，有助于我国节能减排目标的实现。海洋油气生产系统脐带缆用超级双相不锈钢盘管，输送压力分别为34.5Mpa和68.9Mpa，完成水下阀件的自动启闭。

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它的附图，其中：

图1是本发明不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下： 1、进料区域，2、盘拉盘管生产区域，3、不锈钢无缝直管对接盘管生产区域，4、第一横移装置，5、第二横移装置。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，包括进料区域、平行设置在进料区域两侧的盘拉盘管生产区域、不锈钢无缝直管对接盘管生产区域和PLC总控制系统， PLC总控制系统与进料区域、盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域控制连接，进料区域的出料端与盘拉盘管生产区域进料端之间设有第一横移装置，与不锈钢无缝直管对接盘管生产区域进料端之间设有第二横移装置；

进料区域包括依次设置的管坯进口、冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置，从所管坯进口送入管坯，管坯依次通过冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置处理后成为管材，管材被送入第一横移装置或第二横移装置，第一横移装置将管材送入盘拉盘管生产区域，第二横移装置将管材送入不锈钢无缝直管对接盘管生产区域；

盘拉盘管生产区域包括依次设置的盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区，管材依次通过盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区加工成盘管后送出；

不锈钢无缝直管对接盘管生产区域包括依次设置的管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台，管材依次通过管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台加工成对接盘管送出。

另外，辊底式光亮固溶炉，最高工作温度：1180℃，保温区炉温均匀性在±5℃以内，炉温＞1000℃，钢管内外截面温差≤±3℃保温后期，均热段炉膛温控精度在±2℃以内。

另外，盘管清洗区对盘管通过内壁和外壁同步清洗，通过超声波清洗对盘管外壁进行清洗，通过流体推动海绵球在盘管两端进行往复式清洗。

另外，保温型光亮固溶炉的感应加热线圈为多圈铜管螺线圈管结构，所述保温型光亮固溶炉具有九个测温装置，通过PID运算闭环控制，温度控制在±2℃，实现温度的恒定。

另外，保温型光亮固溶炉内保护气为含氢气体，保温型光亮固溶炉的隔气室利用氮气墙以及三道闸门交替动作阻隔炉内氢气与外界空气接触。

另外，盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域还包括用于运输管件的转运设备，转运设备为V型传送辊道、输送辊道、板链输送装置、输送同步带、顶升调节装置、料台倾斜自动滚落机构和拨料装置，输送辊道、V型传送辊道、板链输送装置和输送同步带为连续速度无级变频调速式，通过与生产线PLC程序控制，使整个生产线按节奏自动控制。顶升调节装置、料台倾斜自动滚落机构及拨料装置与输送装置通过电控使钢管在生产线中自动输送。盘管可在通过转运设备实现长度方向的传送，不需要进行行车吊运和转向操作，转运设备为输送辊道、V型传送辊道、板链输送装置、输送同步带，通过光电开关分别把上工序的出料逐支间隔开来和下工序的上料连接起来，实现钢管得以平稳的纵、横移工作，避免了行车往返吊运转移过程中的碰撞、弯曲变形的现象。生产过程中再配合以少量的行车吊运，不锈钢无缝盘管的生产可做到真正意义上的“不落地”生产，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性。

另外，盘拉盘管的外径为Φ6～Φ28mm、壁厚为0.5～2.0mm，长度为30～1000m。

另外，对接盘管的外径为Φ8～Φ25mm、壁厚为0.8～2.5mm，长度可达20km，甚至更长。

不锈钢盘拉盘管的制备工艺具体步骤如下：

1、管坯：根据生产计划卡上的规格、牌号到仓库领料，测量校对中间品轧制管的规格是否符合生产计划卡的要求。

2、冷轧管机：根据工艺要求，经冷轧机组轧制，改变管坯的外径和壁厚。

3、外壁脱脂：使用在线外壁脱脂装置除去钢管外壁的润滑油。

4、内壁脱脂：使用在线内壁脱脂装置对钢管进行内壁脱脂。

5、辊底式不锈钢全氢光亮固溶热处理炉：使用辊底式全氢保护气氛热处理炉，用于不锈钢管光亮固溶热处理。最高工作温度：1180℃，保温区炉温均匀性在±5℃以内（炉温＞1000℃），钢管内外截面温差：≤±3℃（保温后期），均热段炉膛温控精度：在±2℃以内（均热段下游）。

6、矫直：通过16辊高精度矫直管机组对上一工序的钢管进行矫直，来料管子通过传送装置自动送到矫直管入口咬入完成高精度矫直，管子的直线度控制0.15～0.55毫米。

7、超声在线探伤：超声涡流联合在线探伤：平放在上料台上管子通过拨料装置逐根把管子送到V型输送辊道上，由传送辊穿过涡流检测系统和PRP无线传输超声探头旋转体探伤系统对钢管进行无损探伤，下料台设置合格与不合格品框，实现自动分选。

8、盘拉机：将管材通过拔模和短游动芯棒、空拔进行减径减壁拔制，生产高精度、高强度的特长盘管。

9、盘管清洗：采用清洗设备将盘拉机拉拔后不锈钢管内孔外壁油脂的进行清理。

10、保温型光亮固溶设备：热处理温度：1100℃，温度精度：±2℃。

11、超声在线探伤：超探主要是检查钢管是否内外开裂。

12、盘管水压机：水压是利用水压机检测盘管是否漏水，从而确保钢管完好。

13、包装入库：采用喷码、套袋机使用编织袋将成品包装入库。

不锈钢无缝直管对接盘管的制备工艺具体步骤如下：

1、管坯：根据生产计划卡上的规格、牌号到仓库领料，测量校对中间品轧制管的规格是否符合生产计划卡的要求。

2、冷轧管机：根据工艺要求，经冷轧机组轧制，改变管坯的外径和壁厚。

3、外壁脱脂：使用在线外壁脱脂装置除去钢管外壁的润滑油。

4、内壁脱脂：使用在线内壁脱脂装置对钢管进行内壁脱脂。

5、辊底式不锈钢全氢光亮固溶热处理炉：使用辊底式全氢保护气氛热处理炉，用于不锈钢管光亮固溶热处理。最高工作温度：1180℃，保温区炉温均匀性在±5℃以内（炉温＞1000℃），钢管内外截面温差：≤±3℃（保温后期），均热段炉膛温控精度：在±2℃以内（均热段下游）。

6、矫直：通过16辊高精度矫直管机组对上一工序的钢管进行矫直，来料管子通过传送装置自动送到矫直管入口咬入完成高精度矫直，管子的直线度控制0~0.20毫米。

7、超声在线探伤：平放在上料台上管子通过拨料装置逐根把管子送到V型输送辊道上，由传送辊穿过涡流检测系统和PRP无线传输超声探头旋转体探伤系统对钢管进行自动无损探伤，下料台上设置合格与不合格品框，实现自动分选。

8、管与管高精度定位夹紧装置：将需要焊接的管材置于管与管高精度定位夹紧装置中，左右两侧为高精度V型夹具，设置于围绕钢管环缝径向自动焊机两侧，通过与其联接正反高精度传动丝杠及自动装卸传动装置，实现V 型夹具的自动高精度夹紧和对中，以便于钢管夹紧装置的中心与环缝径向自动焊机的中心一致。为保证管材连续生产，管尾和管头通过光电开关自动定位，使钢管输送与高精度夹具装置的开合形成联锁联控。

9、环缝径向自动焊机：在钢管径向管与和管端处，设置有环缝径向自动焊机，焊枪设置于内置式圆形齿轮齿条付，焊枪固定于变频无级调速的变速机构上，围绕钢管焊缝处作圆周自动焊接，保证了焊接接头质量的稳定性。焊接采用高纯度Ar气体保护，流量6~12L/min；背离气98％Ar+2％N₂，流量7~15L/min；电流为20~32A，焊接速度为55~100 mm/min，送丝速度190~320 mm/min，钨极与管外径间距为1.2~1.5 mm；焊机传动采用CNC控制，焊机系统采用计算机程序控制，预置了相应的焊接程序，可根据实际钢牌号、管径、壁厚选用相应的焊接参数，可快速实现不同规格钢管的工艺参数调整，显著地提高焊接质量。

10、砂带行星抛光设备：钢管径向焊接处需要磨平，采用砂带行星自动抛光装置，抛光时两侧同轴夹紧装置把钢管夹紧，设置于径向放置的抛光带对表面进行自动磨平。抛光的宽度为12~20 mm，抛光带速度为8~27 mm/s可调。

11、数字式X射线实时成像系统：在X射线成像间内，沿径向管缝焊接处，设置有绕钢管外径向X射线管旋转的环形射线管，对焊缝围环形实时进行X射线探伤，当管缝进入X射线操作间相应位置时，通过X射线自动对中机构、摄像系统，操作人员对X射线数字实时成像图像处理和图像测量手段对缺陷的性质、位置、大小等信息作定性、定量评判，经检测合格焊缝，通过牵引盘卷装置对钢管进行收卷。不合格作自动返修处理。

12、牵引盘卷装置：牵引盘卷装置有变频调速系统，可与整个生产线实现联锁联控。盘卷装置上设置牵引导向机构，可使钢管按次序自动盘卷的管子整齐、紧凑。为保证盘管在盘卷装置上有一定张紧力，在PLC预设相应参数扭矩，通过扭力变送器对断合式离合器作快速闭断，使钢管张紧力可控。根据用户订购长度，配置相应的卷盘。

13、水压试验机：在水压试验区域，两端钢管插入水压试验机（最大试验压力为100Mpa）模具内，通过液压夹紧装置自动对管子进行夹紧。打压时，排尽盘管内空气，通过低压泵快速注满水，排尽钢管内的空气。高压水泵启动对盘管进行增压，达到设置压力值时，自动转换成保压工况，在规定时间内压降不得低于规定示值，钢管水压试验合格。返之，通过气压试验查找到焊缝泄漏点进行补修。

14、喂入矫直平台：喂入机构为四辊形式，矫直输送有两组无动力的水平支架和三组立辊机架组成，以满足进入盘管重新调直。

15、吹干：用压缩空气自动对水压试验的盘管吹干。

16、包装入库：盘卷的封盖包装入库。

本发明的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，提高了自动化水平，融入了柔性生产和信息化管理，完善了生产过程控制和产品性能在线监测技术工艺，形成了完整的一种不锈钢无缝盘管及焊管生产线的设计和制造体系，提高了生产效率。通过本发明制造出的盘拉盘管的外径为Φ6mm～Φ28mm、壁厚为0.5mm～2.0mm，长度为30～1000m；不锈钢无缝直管对接盘管的外径为Φ8～Φ25mm、壁厚为0.8～2.5mm，长度可达20km，甚至更长。可生产不锈钢、超级奥氏不锈钢、奥氏体-铁素体型双相不锈钢及超级双相不锈钢、镍铬铁耐蚀合金、耐基耐蚀合金等多系列无缝盘管产品，管材质量得到保证。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，包括进料区域、平行设置在进料区域两侧的盘拉盘管生产区域、不锈钢无缝直管对接盘管生产区域和PLC总控制系统，所述PLC总控制系统与进料区域、盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域控制连接，所述进料区域的出料端与盘拉盘管生产区域进料端之间设有第一横移装置，与不锈钢无缝直管对接盘管生产区域进料端之间设有第二横移装置；

所述进料区域包括依次设置的管坯进口、冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置，从所述管坯进口送入管坯，管坯依次通过冷轧管机、外脱脂装置、内脱脂装置、辊底式光亮固溶炉、矫直机和超声波探伤装置处理后成为管材，管材被送入第一横移装置或第二横移装置，所述第一横移装置将管材送入盘拉盘管生产区域，所述第二横移装置将管材送入不锈钢无缝直管对接盘管生产区域；

所述盘拉盘管生产区域包括依次设置的盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区，所述管材依次通过盘拉机、盘管清洗区、保温型光亮固溶炉、超声波探伤装置、盘管水压机和包装区加工成盘管后送出；

所述不锈钢无缝直管对接盘管生产区域包括依次设置的管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台，所述管材依次通过管与管高精度定位夹紧装置、环缝径向自动焊机、砂带行星抛光设备、数字式X射线实时成像系统、牵引盘卷装置、水压试验机和矫直平台加工成对接盘管送出。

2.根据权利要求1所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述辊底式光亮固溶炉，最高工作温度：1180℃，保温区炉温均匀性在±5℃以内，炉温＞1000℃，钢管内外截面温差≤3℃，均热段炉膛温控精度在±2℃以内。

3.根据权利要求1所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述盘管清洗区对盘管通过内壁和外壁同步清洗，通过超声波清洗对盘管外壁进行清洗，通过流体推动海绵球在盘管两端进行往复式清洗。

4.根据权利要求1所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述保温型光亮固溶炉的感应加热线圈为多圈铜管螺线圈管结构，所述保温型光亮固溶炉具有九个测温装置，通过PID运算闭环控制，温度控制在±2℃，实现温度的恒定。

5.根据权利要求4所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述保温型光亮固溶炉内保护气为含氢气体，保温型光亮固溶炉的隔气室通过氮气墙以及三道闸门交替动作阻隔炉内氢气与外界空气接触。

6.根据权利要求1所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述盘拉盘管生产区域和不锈钢无缝直管对接盘管生产区域还包括用于运输管件的转运设备，所述转运设备为V型传送辊道、输送辊道、板链输送装置、输送同步带、顶升调节装置、料台倾斜自动滚落机构和拨料装置。

7.根据权利要求1-6任一所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述不锈钢无缝盘拉盘管的外径为Φ6～Φ28mm、壁厚为0.5～2.0mm，长度为30～1000m。

8.根据权利要求1-6任一所述的不锈钢无缝盘拉盘管和不锈钢无缝直管对接盘管的生产线，其特征在于，所述对接盘管的外径为Φ8～Φ25mm、壁厚为0.8～2.5mm。

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