浅谈机械扩径摩擦副在油气输送管道上的应用

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1、第24卷第4期江汉石油科技Vr)1．24No．42014年12月JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYDec．2O14浅谈机械扩径摩擦副在油气输送管道上的应用胡斌(中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂，湖北荆州434001)摘要：扩径头是机械扩径机上配套的核心部件，也是摩擦副中滑动摩擦的代表性机械运动。本文通过扩径机的工作原理及结构进行深入的研究，分析了几种类型的摩擦副结构的特点，并结合油气输送管道的特性，从而确定生产线配套扩径头的结构形式、主要参数、摩擦副的材料匹配及热处A．z-艺，并对润滑方案进行了分析，结合相应特点确定润滑方

2、式，其在实际应用上也取得了很好的效果，广泛的应用于国内外重点管线项目。关键词：摩擦副；扩径机；润滑摩擦副就运动形式可以分为滑动摩擦和滚动摩目前国内外在用的机械扩径机的工作原理基本擦。滑动摩擦指两接触表面问存在相对滑动时的摩相似，即利用油缸的伸缩，带动扩径头上由锥体及擦。它们的摩擦产生磨损，产生热，液体泄漏及其多个外模块组成的摩擦副的相对运动。随着锥体的他现象。而油气输送焊管生产线上的扩径机的工作轴向运动，外模块可以在径向上可靠的张开、回缩原理就属于典型的滑动摩擦的摩擦副。(复位)，完成扩管动作。受扩径头长度的限制，机械扩径机(图1)是直缝焊管生产线上必不每次扩管时只能扩大

3、管长方向的一小段，每根钢管可少的关键设备之一。它负责将钢管整圆、校直，的扩径需要分段多次完成⋯。达到标准规定的外形尺寸公差要求，同时使钢管成扩径头的研究工作的重点是扩径头结构及主参型过程中产生的管体内部残余应力分布均匀。扩径数确定、零部件材料选择及热处理工艺、润滑方头(图2)是机械扩径机上配套的扩管工装，是扩案，因此我们研究工作也主要围绕这几个方面展径机上技术含量最高、最核心的关键部件。开目前，机械扩径机仅有几家国外企业能够设计制造。为了实现对市场的垄断，这几家公司对相关2扩径头结构设计技术实行严格的技术保密，特别是扩径头的技术含2．1扩径头结构选择量较高、产品附加值大，

4、各公司对扩径头的技术保进行结构选定时，需考虑所生产的钢管规格、密尤为严格。相应的，国内各大管厂直缝焊管生产配套的扩径杆尺寸，以及零、部件的工作可靠性、线上的扩径机组及配套的扩径头都从国外进口。加工制造的经济性等因素。扩径头作为扩管工装，属于消耗品，平均使用目前已知的扩径头结构主要有三种方式：寿命约为10万根钢管，不仅价格昂贵，而且进口供2．1．1复位弹簧+对中孚向机构(导向T块+导向燕货周期极长一至少l2个月。为满足国内高速增长的尾)油气管线市场对直缝埋弧焊接钢管的需求，保证我该方式的典型结构(见图3)。扩径头通过可国油气生产的安全，沙市钢管厂对直缝埋弧焊管扩径机的扩径头

5、的相关技术进行_r研究。作者简介：胡斌，2003年毕业于武汉工业学院l1机械扩径机的工作原理和扩径头的业自动化专业，本科，曾经在中石化集团江汉石油管主要研究工作囊嘉誊化集团江汉·72·江汉石油科技第24卷图5摩擦副结构类型三表2扩径头瓣数选择表喜扩径头规格外模块瓣数对应锥体形状2．2主要参数的确定图6曲线斜率变化图2．2．1外模块的瓣数选择扩径头外模块的瓣数，须综合考虑以下因素：(见图5)。瓣数对钢管应力的影响。瓣数越多，钢管变形这种结构的优点是：结构简单，易于加工；随时应力越均匀。动可靠；扩管过程中受力、对中效果良好。瓣数对摩擦副尺寸的影响。瓣数越多，外模厚其缺点有：因

6、为需要在锥体』二预先加一T形通度可以适当减少，锥体尺寸可以加大，摩擦副的接槽，减小了滑动面接触面积，增大了摩擦副表面应触应力相应减小。但是，对于小规格扩径头来说，力；开槽对锥体的强度也有一定程度的影响；扩径瓣数的增加，将减Jb#l,模的横截面尺寸，从而降低头尺寸通常较大。外模的刚度，增大外模断裂的风险。我厂直缝焊管生产规格范围为406～中瓣数的增多，将直接增加扩径头的加工成本。1422，相应的扩径机组配套有两根扩径杆：小杆首先，我们分析瓣数对钢管应力的影响。(406～559)、大杆(~610～1422)。综合分析扩径头摩擦副表面接触应力及钢管圆度机械扩以上二种结构形式扩径

7、头的优缺点、我厂直缝焊管径机对钢管的冷扩径方式属于刚性分瓣凸模的机械生产规格范围以及配套的扩径杆的情况，我厂对应胀形。这种胀形方式与液压胀形的最大区别在于刚规格扩径头采用的结构形式见表1。性凸模和管坯之问有着较大的摩擦力，使得材料的~74·江汉石油科技第24卷扩径头摩擦副的良好润滑是扩径头寿命的保缺点：内部的通道的加工较复杂，加工费用相障。在扩径头设计时，将充分考虑扩径头给油线路对较高如图7所示。T作的可靠性，以保证扩径头摩擦副每步工作都能由于我厂的钢管生产方式是大规模的流水作业准确、定量给油。方式，对机组的使用可靠性要求极高