焊接鋼管的生產(chǎn)方法與工藝流程

一、 直縫埋弧焊鋼管

1、直縫埋弧焊管特點簡介

直縫埋弧焊管的生產(chǎn)工藝靈活可生產(chǎn)范圍內(nèi)的任何規(guī)格與壁厚，生產(chǎn)效率較高頻直縫焊鋼管、螺旋焊鋼管要低。直縫埋弧焊管最大優(yōu)勢就在于可以生產(chǎn)高頻鋼管、螺旋鋼管、甚至無縫鋼管都不能生產(chǎn)的規(guī)格型號。直縫埋弧焊管生產(chǎn)成本比高頻鋼管、螺旋鋼管要高，但比起無縫鋼管價格優(yōu)惠空間很大。直縫埋弧焊管可以生產(chǎn)高頻鋼管以及螺旋鋼管不能生產(chǎn)的材質(zhì)，比如高頻鋼管通常是生產(chǎn)國內(nèi)常用規(guī)格，并批量生產(chǎn)庫存，通常材質(zhì)為：Q195、Q235、Q345......，其他較硬鋼板材質(zhì)高頻設(shè)備和螺旋設(shè)備目前國內(nèi)還不能生產(chǎn)。直縫埋弧焊管在國內(nèi)的重型鋼結(jié)構(gòu)工程和流體管道工程，基礎(chǔ)打樁工程中得到廣范應(yīng)用。

2、制管工藝及主要設(shè)備

1）成型前工序及主要設(shè)備

鋼板→真空吊→鋼板超聲波檢測→銑邊→預(yù)彎。

預(yù)彎機(jī)：鋼板的預(yù)彎分為輥式預(yù)彎和模壓式預(yù)彎兩種，如下圖所示。

 

圖1 輥式預(yù)彎機(jī)和模壓式預(yù)彎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2）JCO成型工序及設(shè)備

J成型→C成型→O成型。

鋼板經(jīng)輸送輥道送入油壓床定位后，第一次將1/3板寬經(jīng)上下模具成型，稱為“J成型”；第二次成型另一端1/3板寬，稱為“C成型”；最后從板中央成型剩下1/3板寬，得到一圓管筒形狀，稱為“O成型”。

 

圖2 JCO成型工藝示意圖

a）“O”沖壓成型 b）“C”沖壓成型 c）“J”沖壓成型

3）成型后工序

預(yù)焊（CO₂保護(hù)焊）→焊引（熄）弧板→內(nèi)焊→外焊→去引（熄）弧板→吸渣→整圓→X射線檢測→超聲波檢測→前水沖洗→全管體機(jī)械擴(kuò)徑→后水沖洗→矯直→水壓試驗→超聲波檢測→管端焊縫修磨→機(jī)械修端→X射線檢測→管端X射線檢測→管端超聲波檢測→管端磁粉檢測→稱重與測量→成品檢驗→外防腐→內(nèi)防腐→噴標(biāo)→包裝入庫。

預(yù)焊設(shè)備：預(yù)焊設(shè)備包括送進(jìn)與合縫裝置、焊接操作機(jī)、焊接系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。成型后的鋼管通過送進(jìn)裝置送到合縫裝置和焊接系統(tǒng)進(jìn)行焊接。預(yù)焊裝置如圖3所示。

 

圖3 鋼管預(yù)焊系統(tǒng)

鋼管內(nèi)面焊接設(shè)備：鋼管吊入焊機(jī)定位后，利用一前端裝設(shè)導(dǎo)輪的直桿，將其至于焊道處導(dǎo)引焊接保持一直線，直桿前端裝設(shè)焊條押送機(jī)，押送焊絲及焊機(jī)到輸送箱，使焊劑靠自重下落，直桿再由臺車載送按焊接速度緩緩后退。

鋼管外面焊接設(shè)備：鋼管吊入焊機(jī)定位后，利用一臺車載送焊絲押送機(jī)及焊機(jī)輸送盤，并使焊藥靠自重下落，對焊接處起保護(hù)作用，臺車按焊接速度緩緩移動。圖4為埋弧焊簡圖。

 

圖4 埋弧焊示意圖

整圓、擴(kuò)徑、矯直機(jī)：整圓由來自上下輥動力傳動的壓延力，強(qiáng)迫壓縮鋼管通過整圓機(jī)，并使鋼管在屈服點下永久變形。

擴(kuò)徑機(jī)屬于直縫金屬焊管整形設(shè)備，它是用錐體擴(kuò)脹頭，在鋼管內(nèi)擴(kuò)脹，達(dá)到消除鋼管的成型壓力和焊接應(yīng)力，并保證直縫焊鋼管全長段真徑大小一致,設(shè)備由小車，擴(kuò)脹器，工作套筒，固定座，油缸，潤滑站，臺架，液壓站，電控系統(tǒng)組成，擴(kuò)脹器設(shè)置在小車，擴(kuò)脹器由工作套筒連接在油缸上，擴(kuò)脹器是由擴(kuò)脹頭，擴(kuò)脹塊，導(dǎo)向盤，拉桿等組成。通過分段式機(jī)械擠脹工藝保證直縫金屬焊管外形定徑，消除應(yīng)力的大型設(shè)備。矯直機(jī)通過壓力或矯直輥對棒材等進(jìn)行擠壓使其改變直線度。

超聲波檢查設(shè)備：在水壓試驗前后均需對焊道進(jìn)行超聲波檢查。

二、直縫高頻電阻焊鋼管

1、直縫高頻電阻焊鋼管（ERW）與直縫埋弧焊鋼管（UOE）對比

1）原材料和生產(chǎn)能力的差別

ERW鋼管原材料是熱軋鋼卷，UOE鋼管原材料是冷軋鋼板。因此，ERW鋼管可以實現(xiàn)連續(xù)流水線作業(yè)，生產(chǎn)效率較高，生產(chǎn)成本低；而UOE鋼管是用鋼板來加工，無法實現(xiàn)連續(xù)流水線作業(yè)，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高。

2）焊接區(qū)別

ERW鋼管焊接不需要加焊絲；UOE鋼管則需添加焊絲。

3）產(chǎn)品區(qū)別

ERW鋼管受鋼卷厚度的限制，一般可生產(chǎn)的最大厚度為25mm，可生產(chǎn)的最大口徑為660mm；而UOE鋼管可生產(chǎn)的最大厚度為40mm，可生產(chǎn)最大口徑只受鋼板寬度的限制，目前可生產(chǎn)最大口徑為1422mm。

4）應(yīng)用區(qū)別

ERW鋼管主要應(yīng)用于天然氣、成品油、原油、礦漿等陸地長輸管線。UOE鋼管主要應(yīng)用于高壓的海底長輸管線、高寒地區(qū)等。

2、制管工藝及主要設(shè)備

開卷→矯平→剪切對焊→活套儲料→板探→修邊→輥式成型→高頻焊接→去內(nèi)外毛刺→在線超聲波檢測→中頻退火→空冷→水冷→定徑→矯直→切斷→尺寸與外觀初檢→修端→水壓測試→全管超聲波檢測→離線焊縫超聲波檢測→管端超聲波檢測→尺寸與外觀終檢→涂防銹漆→噴標(biāo)→管端保護(hù)→綜合檢查及入庫。

其中開卷機(jī)、矯平機(jī)、剪切對焊機(jī)和儲料倉是為了不間斷的提供給成型機(jī)帶鋼，提高生產(chǎn)效率而必不可少的設(shè)備。

剪切對焊機(jī)：將前一鋼卷的尾部與后一鋼卷的頭部剪切與對接。

活套儲料裝置：活套是保證高頻直縫焊管自動化生產(chǎn)不可缺少的重要設(shè)備，起到確保儲料、供料以及主軋機(jī)連續(xù)工作的作用。如下圖所示。

 

圖5 高頻焊接活套儲料裝置

成型過程（軋輥卷管）：板子在形成管子的過程中的變形主要表現(xiàn)在連續(xù)的橫向和縱向兩個方面，而施加在其上的約束力則是通過軋輥的孔型和軋機(jī)的布置兩個方面來實施的，軋輥孔型使鋼板產(chǎn)生橫向變形，軋機(jī)布置使鋼板產(chǎn)生縱向變形。下圖所示為焊管的成型過程。

 

圖6 焊管成型過程示意

高頻焊接：借助高頻電流的集膚效應(yīng)可以使高頻電能量集中于焊[2]件的表層，而利用鄰近效應(yīng)，又可控制高頻電流流動路線的位置和范圍。當(dāng)要求高頻電流集中于焊件的某一部位時，只要將導(dǎo)體與焊件構(gòu)成電流回路并使導(dǎo)體靠近焊件上的這一部位，使它們相互之間構(gòu)成鄰近導(dǎo)體，就能實現(xiàn)這個要求。高頻焊就是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)的具體形式和特殊要求，主要運(yùn)用集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，使焊件待焊處的表層金屬得以快速加熱而實現(xiàn)焊接。如下圖所示。

 

圖7 高頻焊接示意圖

三、螺旋縫埋弧焊鋼管

1、螺旋縫埋弧焊鋼管特點簡介

螺旋焊管是將低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼帶按一定的螺旋線的角度（叫成型角）卷成管坯，然后將管縫焊接起來制成，它可以用較窄的帶鋼生產(chǎn)大直徑的鋼管。其規(guī)格用外徑*壁厚表示，焊管應(yīng)保證水壓試驗、焊縫的抗拉強(qiáng)度和冷彎性能要符合規(guī)定。主要用于石油、天然氣的輸送管線。

2、制管工藝及主要設(shè)備

開卷→矯平→剪切對焊→銑邊→板邊預(yù)彎→成型→內(nèi)外焊→切斷→超聲波檢測→X射線檢測→管端焊縫修磨→管端擴(kuò)徑→水壓測試→超聲波檢測→修端→X射線檢測→成品檢驗→噴標(biāo)→入庫。

四、方、矩形管

1、方、矩形管用途

方、矩形管用途主要為建筑，機(jī)械制造，鋼鐵建設(shè)項目，造船，太陽能發(fā)電支架，鋼結(jié)構(gòu)工程，電力工程，電廠，農(nóng)業(yè)和化學(xué)機(jī)械，玻璃幕墻，汽車底盤，機(jī)場等。

2、制管工藝及主要設(shè)備

開卷→矯平→剪切對焊→圓盤剪邊→活套儲料→滾式成型→高頻焊接→去內(nèi)外毛刺→水冷卻→整形→探傷→切斷→→涂防銹漆→檢驗→噴標(biāo)→綜合檢查及入庫。

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焊接鋼管生產(chǎn)流程圖：

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【無縫鋼管生產(chǎn)流程】

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