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      UOE成型大口徑直縫焊管工藝及主要設(shè)備介紹(最終版)

      時(shí)間:2019-05-14 11:02:20下載本文作者:會(huì)員上傳
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      第一篇:UOE成型大口徑直縫焊管工藝及主要設(shè)備介紹(最終版)

      【摘 要】 本文主要介紹了uoe成型大直徑直縫焊接鋼管生產(chǎn)的主要設(shè)備。對(duì)相應(yīng)部件主要制造難點(diǎn)也做了簡(jiǎn)要說明。

      【關(guān)鍵詞】 uoe成型 焊管 制造

      uoe成型工藝是生產(chǎn)大口徑直縫焊管的一種重要工藝。大口徑直縫焊管是指直徑大于508mm(20英寸)的直縫焊接鋼管,產(chǎn)品主要為石油天然氣輸送用管線管。

      大口徑直縫埋弧焊管成型方法主要有uoe法、排輥成型法、輥彎成型法、jcoe成型法、c成型法、hu一metal成型法、以及pfp漸進(jìn)式模壓或折彎成型法等。而uoe成型工藝是目前世界上應(yīng)用最多、最成熟、質(zhì)量最被認(rèn)可的大口徑直縫埋弧焊管生產(chǎn)工藝。

      本文將以寶鋼uoe生產(chǎn)線為例,對(duì)uoe成型工藝和主要設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

      uoe工藝簡(jiǎn)介

      uoe成型工藝技術(shù)成熟、可靠,產(chǎn)品質(zhì)量好,品種規(guī)格多,產(chǎn)量高。雖然投資高,但是當(dāng)要求年產(chǎn)量在20~30萬以上時(shí),uoe成型工藝為首選。

      uoe生產(chǎn)工藝是焊管成型過程中的三個(gè)重要工序的第一個(gè)字母(u-ingpress、o-ingpress、expanding),即是將預(yù)彎邊的鋼板先在u成型機(jī)內(nèi)由壓模壓成u型,然后在o成型機(jī)內(nèi)壓成o型,待o型管筒焊接后再進(jìn)行擴(kuò)徑加工的生產(chǎn)工藝。

      uo成型過程如圖1所示,即鋼板進(jìn)行預(yù)彎邊(c成型)→u成型→o成型。

      寶鋼uoe項(xiàng)目的工藝為:鋼板上料區(qū)(1區(qū))-引弧板焊接區(qū)(2區(qū))-銑邊區(qū)(3區(qū))-預(yù)彎區(qū)(4區(qū))-u成型區(qū)(5區(qū))-o成型區(qū)(6區(qū))-鋼管焊縫清洗裝置(7區(qū))-烘干爐區(qū)(8區(qū))-預(yù)焊機(jī)(9區(qū))-預(yù)焊縫檢查臺(tái)(10區(qū))-內(nèi)焊區(qū)域(11區(qū))-鋼管內(nèi)部清洗裝置(12區(qū))-外焊機(jī)區(qū)域(13區(qū))-引弧板切除區(qū)(14區(qū))-超聲波檢查(16區(qū))-x光檢查處(17區(qū))-機(jī)械擴(kuò)徑區(qū)(標(biāo)段二)。本文僅對(duì)標(biāo)段一進(jìn)行敘述。

      主要設(shè)備介紹

      2.1 銑邊機(jī)

      為提高鋼管的焊接質(zhì)量,在直縫焊管成型之前,關(guān)鍵性的一步就是將帶鋼精確加工成要求的寬度。另外根據(jù)帶鋼的不同厚度,將帶鋼兩側(cè)加工出合適的焊接坡口。

      板邊過去通常用刨邊機(jī)加工?,F(xiàn)在可用高速銑邊機(jī)來完成加工,主要優(yōu)點(diǎn)是所產(chǎn)生的切屑非常小、易于運(yùn)送和處理。

      銑邊機(jī)有兩臺(tái),每臺(tái)每邊各安裝有一個(gè)銑頭。硬質(zhì)合金刀具均勻分布在銑頭上,通過程序控制進(jìn)行全自動(dòng)加工。這個(gè)過程確保獲得最優(yōu)準(zhǔn)備及極高質(zhì)量的焊縫,確保銑切邊緣清潔、無毛刺、無冷作變形以及確保形成細(xì)小且易清理的切屑。而且,根據(jù)板材和板寬超差對(duì)銑切速度進(jìn)行了優(yōu)化。

      寶鋼uoe項(xiàng)目的銑邊機(jī)本體是全進(jìn)口設(shè)備。

      2.2 預(yù)彎邊機(jī)

      預(yù)彎邊機(jī)的作用是使鋼板成型前將焊縫兩側(cè)邊緣部分預(yù)彎曲。如不設(shè)置預(yù)彎邊工序,在o成型時(shí),雖然還有1%以下的壓縮率,但鋼板邊緣產(chǎn)生直線段,使成型后的管坯成為“栗子形”。

      寶鋼uoe的預(yù)彎?rùn)C(jī)采用壓力機(jī)。彎邊壓力機(jī)是在鋼板兩側(cè)裝有具有一定曲率的4000~5000mm長(zhǎng)的上下壓模。一個(gè)壓模固定,另一個(gè)壓模由液壓缸驅(qū)動(dòng)使鋼板邊部彎曲。壓力機(jī)的壓力大小和u型壓力機(jī)基本相同,每次預(yù)彎長(zhǎng)度約5m長(zhǎng),分幾次預(yù)壓完成一張鋼板的彎邊。

      兩臺(tái)彎邊機(jī)彼此相對(duì)排列,同時(shí)對(duì)板子兩邊進(jìn)行彎邊。每個(gè)彎邊機(jī)的最大壓力40mn,彎邊步長(zhǎng)4,900mm。主體彎邊機(jī)主要大部件有底座、c形框架、上工具夾緊機(jī)構(gòu)、彎邊梁部件、夾緊梁等。其中c形框架是最重要的部件,上中下三個(gè)梁總重475噸,制造難度大,探傷要求高,是寶鋼uoe項(xiàng)目的重點(diǎn)跟蹤部件之一。在制造過程中,c形框架因鑄造要求不符合要求,曾幾經(jīng)報(bào)廢。最后在制造廠和各位專家的努力下,終于才裝機(jī)成功。

      2.3 u型壓力機(jī)

      u型壓力機(jī)用于把預(yù)彎邊的鋼板成型為u型。

      一臺(tái)由三個(gè)彎曲壓機(jī)組合而成的u成型機(jī)把鋼板成型為u形件。垂直壓機(jī)是23.5mn的壓機(jī),另外兩個(gè)側(cè)壓機(jī)也是23.5mn的壓機(jī)。這一設(shè)計(jì)原理保證了垂直和水平壓機(jī)相對(duì)于其它壓機(jī)都是獨(dú)立工作的,從而優(yōu)化u形件的成型。這三個(gè)壓機(jī)通過電氣/液壓進(jìn)行控制,其行程可在控制臺(tái)上進(jìn)行設(shè)定。

      u成型機(jī)包括底座、壓機(jī)框架、主液壓缸、側(cè)向臺(tái)架組件、板子對(duì)中裝置、支撐梁、壓機(jī)工作平臺(tái)等設(shè)備。其中壓機(jī)框架重量為367噸,是制造的重點(diǎn)之一。

      2.4 o型壓力機(jī)

      o型壓力機(jī)不僅將u形管壓成o型,還要將o型管筒進(jìn)一步給予一定的壓縮加工,一般為直徑的0.4~0.5%。隨著焊管直徑、壁厚、長(zhǎng)度的增大,鋼級(jí)的提高,o型壓力機(jī)的壓力越來越大。

      寶鋼uoe項(xiàng)目o成型機(jī)由sps公司設(shè)計(jì),壓機(jī)框架由8個(gè)鋼板框架單元組成,框架單元之間由水平預(yù)應(yīng)力拉桿連接。垂直壓力720mn。

      o成型機(jī)的壓機(jī)梁通過電氣/機(jī)械控制。8個(gè)液壓缸中的每個(gè)缸的位置的行程都被監(jiān)控。u形件和開口縫鋼管在o成型機(jī)內(nèi)由側(cè)部夾送輥輸送,這些夾送輥可以通過擺進(jìn)擺出調(diào)整到所要求的鋼管尺寸位置。

      主體設(shè)備o成型機(jī)主要由基礎(chǔ)框架、壓機(jī)框架、活動(dòng)梁、固定梁、液壓缸、移動(dòng)梁、上下模座組成。其中壓機(jī)框架總重超過2000噸,活動(dòng)梁和固定梁?jiǎn)蝹€(gè)重量達(dá)378噸。因此,o壓機(jī)是uoe項(xiàng)目最重要的而且制造難度最大的設(shè)備,在制造過程中是需最重點(diǎn)跟蹤的。在制造過程中,國(guó)外監(jiān)制專家對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求極其嚴(yán)厲,對(duì)于其中框架使用的厚板多次報(bào)廢。最后使用了寶鋼五米寬厚板軋機(jī)生產(chǎn)的厚板,終于順利完成制造工作。

      2.5 預(yù)焊機(jī)

      預(yù)焊機(jī)是焊接前的一道重要工序,預(yù)焊的好壞直接影響正式焊接后的鋼管焊接質(zhì)量。

      預(yù)焊分點(diǎn)焊及連續(xù)焊接方式,點(diǎn)焊一般為焊距300mm,點(diǎn)焊長(zhǎng)度100mm。連續(xù)焊接則有2種型式,一種是用帶箍或框架將管筒箍住,用多臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行預(yù)焊;另一種是用輥環(huán)使焊縫連續(xù)合攏,用自動(dòng)焊機(jī)全長(zhǎng)預(yù)焊。采用連續(xù)預(yù)焊不但可使正式焊接時(shí),鋼管邊部不移動(dòng),同時(shí)還可避免內(nèi)焊時(shí)出現(xiàn)漏焊現(xiàn)象,以及防止空氣吸入焊接區(qū)而形成氣孔。因此目前高水平的焊管機(jī)組均采用連續(xù)預(yù)焊。寶鋼uoe項(xiàng)目的預(yù)焊機(jī)由smsmeer專門為大口徑焊管生產(chǎn)所開發(fā)。采取了合作制造的方法。

      2.6 內(nèi)焊機(jī)、外焊機(jī)

      預(yù)焊完畢的有連續(xù)焊道的鋼管在內(nèi)焊機(jī)處完成內(nèi)焊。內(nèi)焊為最多同時(shí)4絲的多絲焊接,焊接過程一道完成。

      鋼管在經(jīng)過內(nèi)焊機(jī)進(jìn)行內(nèi)焊之后,需要在外焊機(jī)上進(jìn)行最終焊接。最多可以有5個(gè)焊頭同時(shí)進(jìn)行操作,來完成單道焊接。

      寶鋼uoe項(xiàng)目的內(nèi)外焊鋼結(jié)構(gòu)部分采用合作制造。

      2.7 擴(kuò)徑機(jī)

      采用擴(kuò)管工序的目的如下:(1)矯正由焊接熱造成的鋼管變形,使鋼管橢圓度和平直度達(dá)到所要求的精度;(2)消除由o壓力機(jī)壓縮加工所產(chǎn)生的包興格效應(yīng),增加鋼管強(qiáng)度;(3)消除焊接時(shí)造成的焊縫部位殘余應(yīng)力,避免石油或天然氣中氫成分使應(yīng)力集中部位產(chǎn)生氫脆,發(fā)生氫致裂紋。

      擴(kuò)管率一般采用管子直徑的0.8%~1.5%,擴(kuò)管后,管子壁厚可能減小約0.8%,管長(zhǎng)會(huì)縮短約0.5%。擴(kuò)管機(jī)有水壓擴(kuò)管機(jī)和機(jī)械擴(kuò)管機(jī)兩種。早期建設(shè)的uoe機(jī)組大部分采用水壓擴(kuò)管機(jī),60年代以來新建的uoe機(jī)組多采用機(jī)械擴(kuò)管機(jī)。主要原因是與水壓擴(kuò)管機(jī)相比,機(jī)械擴(kuò)管機(jī)具有效率高、易于滿足鋼管野外焊接要求、橢圓度好、管端形狀和尺寸好的優(yōu)點(diǎn)。

      寶鋼uoe機(jī)組的擴(kuò)徑機(jī)是sms-meer設(shè)計(jì)的機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)。

      2.8 水壓試驗(yàn)機(jī)

      隨著高壓流體輸送管道的應(yīng)用,每根鋼管的強(qiáng)度嚴(yán)格滿足要求,于是api5l標(biāo)準(zhǔn)制定了100%水壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)鋼管的強(qiáng)制性要求。每根鋼管應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)且不得有滲漏現(xiàn)象,試驗(yàn)壓力至少不低于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)壓力。以前鋼管的密封多采用徑向密封,而現(xiàn)在則普遍采用帶有端面密封的水壓試驗(yàn)頭,密封件是由精確的預(yù)設(shè)定力壓到管端的。試驗(yàn)壓力由柱塞泵或由液壓操作的增壓器來控制。

      寶鋼uoe項(xiàng)目的水壓機(jī)是拉桿式壓機(jī)。帶充水頭和排氣頭的4根拉桿構(gòu)成框架。拉桿起到吸收夾緊力的作用。由于這4根拉桿對(duì)稱布置在水壓機(jī)中,因此拉桿只是承受夾緊力所致的拉伸載荷。水壓機(jī)的傾斜角為2度,以便于排水。

      結(jié)語(yǔ)

      就uoe工藝而言,其板料彎曲過程所采用的方法是一種對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)彎、u(uing)成形、o成形(oing)以及擴(kuò)徑(expanding)等工序相結(jié)合的逐次成形的方法,生產(chǎn)效率明顯高于其他生產(chǎn)工藝,同時(shí)成形精度能夠得到保證,因而是大直縫焊接鋼管產(chǎn)品生產(chǎn)的一種很好的生產(chǎn)工藝。

      由于其設(shè)備規(guī)格大,給加工制造帶來了很大的難度,承接的制造廠需要具有強(qiáng)大鑄造、加工、裝配能力,并需加強(qiáng)過程質(zhì)量控制。

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