JCOE鋼管成型工藝

1、JCOE制造技術(shù)是上世紀(jì) 90年代發(fā)展起來的一種焊管成型工藝，該工藝的主要成型過程是先將鋼板銑邊（或刨邊）后經(jīng)縱邊預(yù)彎，再按J型-C型-O型的順序成型，每一步?jīng)_壓均以三點(diǎn)彎曲為基本原理。由于是多道次漸 進(jìn)壓制成型，所以必須解決如下一些問題：如何確定模具形狀、上模沖程 和下模間距，以及需要多少道次才能保證沖壓出最合適的彎曲半徑和最佳 的開口毛圓管坯。而這些問題又與鋼板材質(zhì)、不同鋼板生產(chǎn)廠的具體力學(xué) 特性、鋼管規(guī)格（直徑和壁厚）有關(guān)，因而非常復(fù)雜。目前主要靠“試錯(cuò) 法”，即每當(dāng)更換新規(guī)格或新鋼種，就取一定數(shù)量的小樣進(jìn)行試壓，摸索 出合適的沖壓量。試錯(cuò)法比較可靠，但是效率比較低。由于工藝參數(shù)較多，

2、僅通過試錯(cuò)法就相當(dāng)麻煩。為了獲得一套成熟的工藝，甚至需要幾個(gè)月的 試錯(cuò)過程。螺旋管螺旋管特點(diǎn)：直縫焊管 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，發(fā)展較 快。螺旋焊管的強(qiáng)度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的 焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長(zhǎng)度的 直縫管相比，焊縫長(zhǎng)度增加30100%,而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。螺旋管及其標(biāo)準(zhǔn)分類：承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5036-83 ）主要用于輸送石油、天然氣的管線；承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5038-83），用高頻搭接焊法焊接的，用于承壓流體輸送的螺

3、旋縫高頻 焊鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，塑性好，便于焊接和加工成型；一般低壓流體 輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5037-83），采用雙面自動(dòng)埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在螺旋管的常用標(biāo)準(zhǔn)一般分為：SY/T5037-2000 （部標(biāo)、也叫 普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管）、GB/T9711.1-1997 （國(guó)標(biāo)、也叫石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第一部分：A級(jí)鋼管（到目前要求嚴(yán)格的有GB/T9711.2 B級(jí)鋼管）、API-5L （美國(guó)石油協(xié)會(huì)、也叫管線鋼管；其中分 為PSL1和PSL2兩個(gè)級(jí)別）、SY/T5040-92 （樁用螺旋縫埋弧

4、焊鋼管） 材質(zhì)螺旋管材質(zhì)： Q235A Q23b,0Cr13、1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni11Nb. Q345 L245 L290 X42 X46 X70 X80 X95直縫鋼管高頻直縫焊管直縫鋼管是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管、 變壓器冷卻油管等等。直縫焊管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，發(fā)展較快。 螺旋焊管的強(qiáng)度一般比直縫焊管高， 能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管， 還可 以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長(zhǎng)度的直縫管相比，焊縫 長(zhǎng)度增加30100%而且生產(chǎn)速度較低。簡(jiǎn)介鋼管要進(jìn)行水壓、 彎曲、壓扁等實(shí)驗(yàn)

5、，對(duì)表面質(zhì)量有一定要求，通常交貨長(zhǎng)度為 4-10m，常要求定尺（或倍尺）交貨。生產(chǎn)工藝綜述直縫高頻焊接鋼管具有工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，快速連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)，在民用建筑、石化、輕工等部門有廣泛用途。多用于輸送低壓流體或做成各種工程構(gòu)件及輕工產(chǎn)品。直縫高頻焊接鋼管的生產(chǎn)工藝流程直縫焊接鋼管是通過高頻焊接機(jī)組將一定的規(guī)格的長(zhǎng)條形鋼帶卷成圓管狀并將直縫焊接而成鋼管。鋼管的形狀可以是圓形的，也可以是方形或異形的，它取決于焊后的定徑軋制。焊接鋼管的材料主要是：低碳鋼及（T sw 300N/mm2 s 500N/mm2的低合金鋼或其他鋼材。直縫鋼管高頻焊接的生產(chǎn)工藝流程如下：流程圖高頻焊接高頻焊接是根據(jù)電磁感應(yīng)原理和交

6、流電荷在導(dǎo)體中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和渦流熱效應(yīng)，使焊縫邊緣的鋼材局部加熱到熔融狀態(tài)，經(jīng)滾輪的擠壓，使對(duì)接焊縫實(shí)現(xiàn)晶 間接合，從而達(dá)到焊縫焊接之目的。高頻焊是一種感應(yīng)焊（或壓力接觸焊），它無需焊縫填充料，無焊接飛濺，焊接熱影響區(qū)窄，焊接成型美觀，焊接機(jī)械性能良好等優(yōu) 點(diǎn)，因此在鋼管的生產(chǎn)中受到廣泛的應(yīng)用。鋼管的高頻焊接正是利用交流電的趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，鋼材（帶鋼）經(jīng)滾壓成 型后，形成一個(gè)截面斷開的圓形管坯，在管坯內(nèi)靠近感應(yīng)線圈中心附近旋轉(zhuǎn)一個(gè)或一 組阻抗器（磁棒），阻抗器與管坯開口處形成一個(gè)電磁感應(yīng)回路，在趨膚效應(yīng)和鄰近 效應(yīng)的作用下，管坯開口處邊緣產(chǎn)生強(qiáng)大而集中的熱效應(yīng)，使焊縫邊緣迅速加熱到

7、焊 接所需溫度經(jīng)壓輥擠壓后，熔融狀態(tài)的金屬實(shí)現(xiàn)晶間接合，冷卻后形成一條牢固的對(duì) 接焊縫。高頻焊管機(jī)組直縫鋼管的高頻焊接過程是在高頻焊管機(jī)組中完成的。高頻焊管機(jī)組通常由滾壓成型、高頻焊接、擠壓、冷卻、定徑、飛鋸切斷等部件組成，機(jī)組的前端配有儲(chǔ)料活 套，機(jī)組的后端配有鋼管翻轉(zhuǎn)機(jī)架；電氣部分主要有高頻發(fā)生器、直流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和 儀表自動(dòng)控制裝置等組成?，F(xiàn)以$ 165mm高頻焊管機(jī)組為例，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 3.1焊管成品圓管外徑：$ 111165mm方管：50X50125X 125mm矩形管：90X50160X 60180X 80mm成品管壁厚：26mm3.2成型速度：2070米/分鐘3.3高頻感應(yīng)

8、器：熱功率：600KW輸出頻率：200250KHz電源： 三相380V 50Hz冷卻：水冷激勵(lì)電壓： 7501500V高頻激勵(lì)電路高頻激勵(lì)電路（又稱高頻振蕩電路），是由安裝在高頻發(fā)生器內(nèi)的大型電子管和振蕩槽路組成，它是利用電子管的放大作用，在電子管接通燈絲和陽(yáng)極時(shí)，把陽(yáng)極輸 出信號(hào)正反饋到柵極，形成自激振蕩回路。激勵(lì)頻率的大小取決于振蕩槽路的電氣參 數(shù)（電壓、電流、電容和電感）。直縫鋼管高頻焊接工藝5.1焊縫間隙的控制將帶鋼送入焊管機(jī)組，經(jīng)多道軋輥滾壓，帶鋼逐漸卷起，形成有開口間隙的圓形管坯，調(diào)整擠壓輥的壓下量，使焊縫間隙控制在13mm，并使焊口兩端齊平。如間隙過大，則造成鄰近效應(yīng)減少，渦流熱

9、量不足，焊縫晶間接合不良而產(chǎn)生未熔合或開 裂。如間隙過小則造成鄰近效應(yīng)增大，焊接熱量過大，造成焊縫燒損；或者焊縫經(jīng)擠 壓、滾壓后形成深坑，影響焊縫表面質(zhì)量。5.2焊接溫度控制焊接溫度主要受高頻渦流熱功率的影響，根據(jù)公式（2）可知，高頻渦流熱功率主要受電流頻率的影響，渦流熱功率與電流激勵(lì)頻率的平方成正比；而電流激勵(lì)頻率 又受激勵(lì)電壓、電流和電容、電感的影響。激勵(lì)頻率公式為：f=1/2 n （CL）1/2.（1）式中：f-激勵(lì)頻率（Hz） ; C-激勵(lì)回路中的電容（F），電容=電量/電壓；L-激勵(lì)回路中的電感，電感 =磁通量/電流上式可知，激勵(lì)頻率與激勵(lì)回路中的電容、電感平方根成反比、或者與電壓、

10、電 流的平方根成正比，只要改變回路中的電容、電感或電壓、電流即可改變激勵(lì)頻率的 大小，從而達(dá)到控制焊接溫度的目的。對(duì)于低碳鋼，焊接溫度控制在12501460 C,可滿足管壁厚 35mm焊透要求。另外，焊接溫度亦可通過調(diào)節(jié)焊接速度來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輸入熱量不足時(shí)，被加熱的焊縫邊緣達(dá)不到焊接溫度，金屬組織仍然保持固態(tài)，形成未熔合或未焊透；當(dāng)輸入熱時(shí)不足時(shí)，被加熱的焊縫邊緣超過焊接溫度，產(chǎn)生過 燒或熔滴，使焊縫形成熔洞。5.3擠壓力的控制管坯的兩個(gè)邊緣加熱到焊接溫度后，在擠壓輥的擠壓下，形成共同的金屬晶?；?相滲透、結(jié)晶，最終形成牢固的焊縫。若擠壓力過小，形成共同晶體的數(shù)量就小，焊 縫金屬?gòu)?qiáng)度下降，受力后會(huì)

11、產(chǎn)生開裂；如果擠壓力過大，將會(huì)使熔融狀態(tài)的金屬被擠 出焊縫，不但降低了焊縫強(qiáng)度，而且會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)外毛刺，甚至造成焊接搭縫等缺陷。5.4高頻感應(yīng)圈位置的調(diào)控高頻感應(yīng)圈應(yīng)盡量接近擠壓輥位置。若感應(yīng)圈距擠壓輥較遠(yuǎn)時(shí)，有效加熱時(shí)間較 長(zhǎng)，熱影響區(qū)較寬，焊縫強(qiáng)度下降；反之，焊縫邊緣加熱不足，擠壓后成型不良。5.5阻抗器是一個(gè)或一組焊管專用磁棒，阻抗器的截面積通常應(yīng)不小于鋼管內(nèi)徑 截面積的70%，其作用是使感應(yīng)圈、管坯焊縫邊緣與磁棒形成一個(gè)電磁感應(yīng)回路，產(chǎn) 生鄰近效應(yīng)，渦流熱量集中在管坯焊縫邊緣附近，使管坯邊緣加熱到焊接溫度。阻抗 器用一根鋼絲拖動(dòng)在管坯內(nèi)，其中心位置應(yīng)相對(duì)固定在接近擠壓輥中心位置。開機(jī)

12、時(shí)，由于管坯快速運(yùn)動(dòng)，阻抗器受管坯內(nèi)壁的磨擦而損耗較大，需要經(jīng)常更換。5.6焊縫經(jīng)焊接和擠壓后會(huì)產(chǎn)生焊疤，需要清除。清除方法是在機(jī)架上固定刀具，靠焊管的快速運(yùn)動(dòng)，將焊疤刮平。焊管內(nèi)部的毛刺一般不清除。5.7工藝舉例現(xiàn)以焊制 $ 32 x 2mm直縫焊管 為例，簡(jiǎn)述其工藝參數(shù)：帶鋼規(guī)格：2X98mm 帶寬按中徑展開加少量成型余量鋼材材質(zhì)：Q235A輸入 勵(lì)磁電壓：150V 勵(lì)磁電流：1.5A 頻率：50Hz輸出 直流電壓：11.5kV 直流電流：4A 頻率：120000Hz焊接速度：50米/分鐘參數(shù)調(diào)節(jié)：根據(jù)焊接線能量的變化及時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓和焊接速度。參數(shù)固定后一 般不用調(diào)整。高頻焊管的技術(shù)要求

13、與質(zhì)量檢驗(yàn)根據(jù)GB3092低壓流體輸送用焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，焊管的公稱直徑為 6150mm，公稱壁厚為2.06.0mm，焊管的長(zhǎng)度通常為 410米，可按定尺或倍尺長(zhǎng)度出廠。鋼管表面質(zhì)量應(yīng)光滑，不允許有折疊、裂縫、分層、搭焊等缺陷存在。鋼管 表面允許有不超過壁厚負(fù)偏差的劃道、刮傷、焊縫錯(cuò)位、燒傷和結(jié)疤等輕微缺陷存在。允許焊縫處壁厚增厚和內(nèi)縫焊筋存在。規(guī)定要求焊接鋼管應(yīng)做機(jī)械性能試驗(yàn)和壓扁試驗(yàn)以及擴(kuò)口試驗(yàn)，并要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要 求。鋼管應(yīng)能承受一定的內(nèi)壓力，必要時(shí)進(jìn)行2.5Mpa壓力試驗(yàn)，保持一分鐘無滲漏。允許用渦流探傷的方法代替水壓試驗(yàn)。渦流探傷按 GB7735鋼管渦流探傷檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。渦流

14、探傷方法是將探頭固定在機(jī)架上，探傷與焊縫保持35mm距離，靠鋼管的快速運(yùn)動(dòng)對(duì)焊縫進(jìn)行全面的掃查，探傷信號(hào)經(jīng)渦流探傷儀的自動(dòng)處理和自動(dòng)分選，達(dá)到探傷的目的。探傷后的焊管用飛鋸按規(guī)定長(zhǎng)度切斷，經(jīng)翻轉(zhuǎn)架下線。鋼管兩端應(yīng)平頭倒角，打 印標(biāo)記，成品管用六角形捆扌L包裝后出廠。加工方法直縫鋼管的主要加工方法有：鍛造鋼材：利用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機(jī)的壓力使坯料改變成我們所需的形狀 和尺寸的一種壓力加工方法。擠壓：是鋼材將金屬放在密閉的擠壓簡(jiǎn)內(nèi)，一端施加壓力，使金屬?gòu)囊?guī)定的?？?中擠出而得到有同形狀和尺寸的成品的加工方法，多用于生產(chǎn)有色金屬材鋼材。軋制：將鋼材金屬坯料通過一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙（各種形狀），因受

15、軋輥的壓縮使材料截面減小，長(zhǎng)度增加的壓力加工方法。拉撥鋼材：是將已經(jīng)軋制的金屬坯料（型、管、制品等 ）通過?？桌瓝艹山孛鏈p小長(zhǎng)度增加的加工方法大多用作冷加工。ERWERV是Electric Resista nee Weld的縮寫。中文意思是電阻焊。鋼管行業(yè)里常說的ERW pipe就是指電阻焊管。簡(jiǎn)介ERW 焊管生產(chǎn)線可生產(chǎn)高頻電阻直縫焊管、方形管、矩形管和鋼板樁等產(chǎn)品。生產(chǎn)線配套了Thermatool公司的 500KW高頻焊機(jī)和三臺(tái)500KW的中頻熱處理機(jī)，Krautkramer 公司的雙通道在線UT探傷機(jī)，Joy Sou nd 公司的水壓試驗(yàn)機(jī)，GuildIn ternatio nal 公司

16、的剪切對(duì)焊機(jī)和超級(jí)螺旋活套，Pacific 公司的微機(jī)控制飛鋸機(jī)，Chicago Roll公司的輥輪等先進(jìn)裝備，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，工藝控制穩(wěn)定可靠。產(chǎn)品規(guī)格直徑： 114- 356mm (4 -14)壁厚：3.0-12.7mm (1/8-1/2)標(biāo)準(zhǔn)：API、BS、ASTM 、JIS、DIN、GB、ISO、DNV長(zhǎng)度：材質(zhì)：3-12.2m (10-40)GB/T9711 L190-L555 (API 5L A-X80)UOEUOE生產(chǎn)線采用Uin g-Oi ng 成型工藝，成型后的鋼管采用五條三絲內(nèi)焊設(shè)備，四條三絲外焊設(shè)備，焊接后可根據(jù)用戶要求，采用機(jī)械擴(kuò)徑或水 壓擴(kuò)徑，提高尺寸精度，清除內(nèi)應(yīng)

17、力。生產(chǎn)線配備 Baldwin Southwork公司機(jī)械刨邊機(jī)、Ma nn esme nn andMckay公司板邊預(yù)彎?rùn)C(jī)、VERSON公司U成型機(jī)、0成型機(jī)、水壓試驗(yàn)和擴(kuò)徑兩用機(jī)；預(yù)焊機(jī)、內(nèi)焊機(jī)、外焊機(jī)等焊接設(shè)備全部采用美國(guó)林 肯公司新型設(shè)備，全線采用計(jì)算機(jī)和PLC控制。該生產(chǎn)線生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)和檢驗(yàn)設(shè)備采取多元化配 置，可最大程度地滿足客戶各種不同的要求。埋弧焊鋼管埋弧焊鋼管：是以帶鋼卷板為原材料，經(jīng)常溫?cái)D壓成型，以自動(dòng)雙絲雙 面埋弧焊工藝焊接而成的螺旋縫鋼管。埋弧焊鋼管的特點(diǎn)：直縫焊管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低， 發(fā)展較快。聊城市嘉斌鋼管有限公司的螺旋焊管的強(qiáng)度一般

18、比直縫焊管高， 能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑 不同的焊管。但是與相同長(zhǎng)度的直縫管相比，焊縫長(zhǎng)度增加30100%而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大 多采用螺旋焊埋弧焊鋼管材質(zhì)： Q235A Q23b,0Cr13、1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni11Nb. Q345 L245 L290 X42 X46 X70 X80（1）原材料即帶鋼卷，焊絲，焊劑。在投入前都要經(jīng)過嚴(yán)格的理化檢 驗(yàn)。（2）帶鋼頭尾對(duì)接，采用單絲或雙絲埋弧焊接，在卷成鋼管后采用自 動(dòng)埋弧焊補(bǔ)焊。（3）成型前，帶鋼經(jīng)過矯平、剪邊、

19、刨邊，表面清理輸送和予彎邊處 理。（4）采用電接點(diǎn)壓力表控制輸送機(jī)兩邊壓下油缸的壓力，確保了帶鋼 的平穩(wěn)輸送。（5）采用外控或內(nèi)控輥式成型。（6）采用焊縫間隙控制裝置來保證焊縫間隙滿足焊接要求，管徑，錯(cuò) 邊量和焊縫間隙都得到嚴(yán)格的控制。（7）內(nèi)焊和外焊均采用美國(guó)林肯電焊機(jī)進(jìn)行單絲或雙絲埋弧焊接，從 而獲得穩(wěn)定的焊接規(guī)范。（8） 焊完的焊縫均經(jīng)過在線連續(xù)超聲波自動(dòng)傷儀檢查，保證了100 % 的螺旋焊縫的無損檢測(cè)覆蓋率。若有缺陷，自動(dòng)報(bào)警并噴涂標(biāo)記，生產(chǎn)工人依此隨時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，及時(shí)消除缺陷。（9）采用空氣等離子切割機(jī)將鋼管切成單根。（10 ）切成單根鋼管后，每批鋼管頭三根要進(jìn)行嚴(yán)格的首檢制度，檢 查焊縫的力學(xué)性能，化學(xué)成份，溶合狀況，鋼管表面質(zhì)量以及經(jīng)過無損探 傷檢驗(yàn)，確保制管工藝合格后，才能正式投入生產(chǎn)。（11） 焊縫上有連續(xù)聲波探傷標(biāo)記的部位，經(jīng)過手動(dòng)超聲波和X射線 復(fù)查，如確有缺陷，經(jīng)過修補(bǔ)后，再次經(jīng)過無損檢驗(yàn)，直到確認(rèn)缺陷已經(jīng)消除。（12）帶鋼對(duì)焊焊縫及與螺旋焊縫相交的丁型接頭的所在管，全部經(jīng) 過X射線電視或拍片檢查。（13）每根鋼管經(jīng)過靜水壓試驗(yàn)，壓力采用徑向密封。試驗(yàn)壓力和時(shí) 間都由鋼管水壓微機(jī)檢測(cè)裝置嚴(yán)格控制。試驗(yàn)參數(shù)自動(dòng)打印記錄。（14）管端機(jī)械加工，使端面垂直度，坡口角和鈍邊得到準(zhǔn)確控制。