JCOE鋼管成型工藝

JCOE制造技術(shù)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)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fC型-0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，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30~100%，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/T9711.2B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（樁用螺旋縫埋弧焊鋼管）材質(zhì)螺旋管材質(zhì)：Q235A，Q23b,0Crl3、lCrl7、00Crl9Nill、lCrl8Ni9、0Cr18Ni11Nb.Q345L245L290X42X46X70X80X95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30~100%，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)，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osW300N/mm2、osW500N/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：'PMRTHHHH.WXffqH-LSAV?P.C4LMnnurdcLufiH3Pr&UbM流程圖咼頻焊接高頻焊接是根據(jù)電磁感應(yīng)原理和交流電荷在導(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(wú)需焊縫填充料，無(wú)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：焊管成品圓管外徑：?111~165mm方管：50X50~125X125mm矩形管：90X50~160X60~180X80mm成品管壁厚：2~6mm成型速度：20~70米/分鐘高頻感應(yīng)器：熱功率：600KW輸出頻率：200~250KHz電源：三相380V50Hz冷卻：水冷激勵(lì)電壓：750~1500V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l~3mm，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=l/[2n(CL)l/2]...(l)式中：f-激勵(lì)頻率(Hz)；C-激勵(lì)回路中的電容(F),電容二電量/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、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1250~1460°C，可滿足管壁厚3~5mm焊透要求。另外，焊接溫度亦可通過調(diào)節(jié)焊接速度來(lái)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。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?；ハ酀B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)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。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。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)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。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。工藝舉例現(xiàn)以焊制?32X2mm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6~150mm，公稱壁厚為2.0~6.0mm，焊管的長(zhǎng)度通常為4~10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(wú)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。渦流探傷方法是將探頭固定在機(jī)架上，探傷與焊縫保持3~5mm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